Modul Kimia B Fast Load
advertisement
MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARA PELAJARAN RAN KIMIA RA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) A) KELOMPOK KOMPETENSI B PEDAGOGI: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA Penulis Dr. Indrawati, M.Pd. PROFESIONAL: IKATAN KIMIA, STOIKIOMETRI 2, REDOKS 2, DAN pH Penulis: Dra. Rella Turella, M.Pd, dkk Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARA PELAJARAN RAN KIMIA RA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) A) KELOMPOK KOMPETENSI B TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA Penulis: Dr. Indrawati, M.Pd. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARAN KIMIA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) KELOMPOK KOMPETENSI B TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA Penulis: Dr. Indrawati, M.Pd. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 11 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARAN KIMIA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) KELOMPOK KOMPETENSI B TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA Penanggung Jawab Dr. Sediono Abdullah Penyusun Dr. Indrawati, M.P. , 08122045151 , [email protected] Penyunting Dr. Poppy Kamalia Devi, M.Pd. Penelaah Dr. Sri Mulyani, M.Si. Dr. I Nyoman Marsih, M.Si. Dr. Suharti, M.Si. Dra. Lubna, M.Si Angga Yudha, S.Si Penata Letak Dea Alvicha Putri, S.Pd Retzy Noer Azizah, S.Si, M.Pd Copyright © 2016 Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA), Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan KATA SAMBUTAN Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogik dan profesional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru paska UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (dalam jaringan), dan campuran (daring kombinasi) tatap muka dengan dalam jaringan. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggung jawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut KATA SAMBUTAN iii PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya. Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Sumarna Surapranata, Ph.D NIP. 195908011985032001 iv KATA SAMBUTAN KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan ke Hadirat Allah SWT atas selesainya Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran IPA SMP, Fisika SMA, Kimia SMA dan Biologi SMA. Modul ini merupakan model bahan belajar (Learning Material) yang dapat digunakan guru untuk belajar lebih mandiri dan aktif. Modul Guru Pembelajar disusun dalam rangka fasilitasi program peningkatan kompetensi guru pasca UKG yang telah diselenggarakan oleh Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan. Materi modul dikembangkan berdasarkan Standar Kompetensi Guru sesuai Peraturan Menteri Pendidikan Nasional nomor 16 Tahun 2007 tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru yang dijabarkan menjadi Indikator Pencapaian Kompetensi Guru. Modul Guru Pembelajar untuk masing-masing mata pelajaran dijabarkan ke dalam 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Materi pada masing-masing modul kelompok kompetensi berisi materi kompetensi pedagogik dan kompetensi profesional guru mata pelajaran, uraian materi, tugas, dan kegiatan pembelajaran, serta diakhiri dengan evaluasi dan uji diri untuk mengetahui ketuntasan belajar. Bahan pengayaan dan pendalaman materi dimasukkan pada beberapa modul untuk mengakomodasi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kegunaan dan aplikasinya dalam pembelajaran maupun kehidupan sehari hari. Modul ini telah ditelaah dan direvisi oleh tim, baik internal maupun eksternal (praktisi, pakar, dan para pengguna). Namun demikian, kami masih berharap kepada para penelaah dan pengguna untuk selalu memberikan masukan dan penyempurnaan sesuai kebutuhan dan perkembangan ilmu pengetahuan teknologi terkini. Besar harapan kami kiranya kritik, saran, dan masukan untuk lebih menyempurnakan isi materi serta sistematika modul dapat disampaikan ke KATA PENGANTAR v PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud PPPPTK IPA untuk perbaikan edisi yang akan datang. Masukan-masukan dapat dikirimkan melalui email para penyusun modul atau email [email protected]. Akhirnya kami menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada para pengarah dari jajaran Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Manajemen, Widyaiswara, dan Staf PPPPTK IPA, Dosen, Guru, Kepala Sekolah serta Pengawas Sekolah yang telah berpartisipasi dalam penyelesaian modul ini. Semoga peran serta dan kontribusi Bapak dan Ibu semuanya dapat memberikan nilai tambah dan manfaat dalam peningkatan Kompetensi Guru IPA di Indonesia. Bandung, April Bandung, April 2016 2016 Kepala PPPPTK PPPPTK IPA, IPA, Kepala Dr. Sediono, Sediono, M.Si. M.Si. Dr. N2qIP. 195909021983031002 vi KATA PENGANTAR LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA DAFTAR ISI Hal KATA SAMBUTAN iii KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR viii 1 PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG 1 B. TUJUAN 2 C. PETA KOMPETENSI 2 D. RUANG LINGKUP 3 E. CARA PENGGUNAAN MODUL 3 KEGIATAN PEMBELAJARAN I. TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA A. TUJUAN 5 B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 6 C. URAIAN MATERI 6 D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN 39 E. LATIHAN/KASUS/TUGAS 41 F. RANGKUMAN 41 G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT 41 KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS 43 EVALUASI 45 PENUTUP 49 DAFTAR PUSTAKA 51 GLOSARIUM 53 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL z 5 KELOMPOK KOMPETENSI B vii PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud DAFTAR TABEL Hal Tabel 1 Jenis Keterampilan dan Deskripsinya 35 Tabel 2 Perbandingan Teori Belajar Piaget, Bruner, Ausubel 37 DAFTAR GAMBAR Hal viii Gambar 1 The Nature of Science Education Gambar 2 Siklus hasil dan proses ilmiah 11 Gambar 3 Kontinum Belajar hafalan bermakna, belajar penerimaan dan penemuan 30 Gambar 4 Subsumer A, B, C 31 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL KELOMPOK KOMPETENSI B 9 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Untuk menyiapkan anak didik kita yang akan terjun menjadi anggota masyarakat, sesuai tuntutan karakteristik masyarakat abad 21, guru IPA harus memahami tujuan pengajaran sains. Dewasa ini tujuan pengajaran sains mengalami perubahan dari penekanan pada kemampuan warganegara agar sadar sains (scientific literacy) kepada sadar sains dan teknologi (scientific and technological literacy). Sadar sains dan sadar teknologi adalah dua tujuan yang berbeda. Pada hakikatnya pelajaran kimia yang merupakan bagian dari pelajaran IPA menekankan pada pengembangan keterampilan berpikir melalui proses dan produk. Kimia merupakan ilmu yang diperoleh dan dikembangkan berdasarkan percobaan (induktif) namun pada perkembangan selanjutnya kimia juga diperoleh dan dikembangkan berdasarkan teori (deduktif). Ada dua hal yang berkaitan dengan kimia yang tidak terpisahkan, yaitu kimia sebagai produk (pengetahuan kimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, dan teori) temuan ilmuwan dan kimia sebagai proses (kerja ilmiah). Untuk meningkatkan hasil pembelajaran yang optimal sesuai dengan hakikat pendidikan IPA, seorang guru sebaiknya menggunakan teori, strategi, pendekatan, atau model-model pembelajaran yang bervariasi sesuai dengan topik yang akan disajikan dan dipelajari Guru Pembelajar didik. Beberapa strategi atau model pembelajaran yang dikemukakan pakar pendidikan, didasari oleh teori belajar tertentu dan digunakan untuk tujuan tertentu pula. Ada tiga kategori utama atau kerangka filosofis mengenai teori-teori belajar, yaitu: teori belajar behaviorisme, teori belajar kognitivisme, dan teori belajar konstruktivisme. Teori ini dapat diterapkan pada pembelajaran kimia sesuai dengan karakteristik konsep kimianya. Mengacu pada Permendiknas nomor 16 tahun 2007, kompetensi guru dalam penguasaan teori belajar termasuk dalam kompetensi inti pedagogik 2. Menguasai teori PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B 1 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik. Untuk memenuhi kompetensi ini pada modul pedagogik kelompok kompetensi B Anda dapat mempelajarinya mulai dari hakekat IPA dan pendidikan IPA, pengertian belajar, teori belajar berdasarkan karakteristiknya dan penerapan teori-teori belajar dalam kegiatan pembelajaran Kimia. Di dalam modul, sajian materi diawali dengan uraian pendahuluan, kegiatan pembelajaran dan diakhiri dengan evaluasi agar guru melakukan self-assessment sebagai tolak ukur untuk mengetahui keberhasilan diri sendiri. B. Tujuan Setelah Anda belajar dengan modul ini, Anda diharapkan memahami teori-teori belajar yang sesuai dengan pembelajaran IPA (Kimia). C. Peta Kompetensi Kompetensi inti yang diharapkan setelah belajar menggunakan modul ini adalah menguasai teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik. Kompetensi Guru Mata Pelajaran dan Indikator Pencapaian Kompetensi yang diharapkan tercapai melalui belajar dengan modul ini tercantum pada tabel 1 berikut: Tabel 1. Kompetensi Guru Mapel dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Guru Mata Indikator Pencapaian Pelajaran Kompetensi 2.1. Memahami berbagai teori belajar dan prinsip-prinsip pembelajaran yang mendidik terkait dengan mata pelajaran yang diampu 2.1.1 Mendeskripsikan hakikat IPA dan pendidikan IPA 2.1.2 Menjelaskan dimensi atau komponenkomponen IPA 2.1.3 Menjelaskan pengertian belajar dan teori-teori belajar 2.1.4 mendeskripsikan teori belajar berdasarkan karakteristiknya 2.1.5 menerapkan teori-teori belajar dalam kegiatan pembelajaran Kimia D. Ruang Lingkup Ruang lingkup materi pada Modul Kelompok Kompetensi B disusun dalam empat bagian, yaitu bagian Pendahuluan, Kegiatan Pembelajaran, Evaluasi dan 2 PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Penutup. Bagian pendahuluan berisi paparan tentang latar belakang modul kelompok kompetensi B, tujuan belajar, kompetensi guru yang diharapkan dicapai setelah pembelajaran, ruang lingkup dan saran penggunaan modul. Bagian kegiatan pembelajaran berisi Tujuan, Indikator Pencapaian Kompetensi, Uraian Materi, Aktivitas Pembelajaran, Latihan/Kasus/Tugas, Rangkuman, Umpan Balik dan Tindak Lanjut Bagian akhir terdiri dari Kunci Jawaban Latihan/Kasus/Tugas, Evaluasi dan Penutup. Rincian materi pada modul adalah sebagai berikut: 1. Hakikat IPA dan Pendidikan IPA 2. Teori-teori belajar dan karakteristiknya E. Cara Penggunaan Modul Cara penggunaan modul pada setiap Kegiatan Pembelajaran sesuai dengan skenario setiap penyajian materi. secara umum Langkah-langkah belajar secara umum adalah sebagai berikut: Pendahuluan Mengkaji materi modul Melakukan aktivitas pembelajaran (diskusi/ ekperimen/latihan) Review Kegiatan Presentasi dan Konfirmasi Gambar 1. Langkah-langkah belajar menggunakan modul Deskripsi Kegiatan 1. Pendahuluan PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B 3 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Pada kegiatan pendahuluan fasilitator memberi kesempatan kepada Guru Pembelajar untuk mempelajari: a. latar belakang yang memuat gambaran materi pada modul; b. tujuan penyusunan modul mencakup tujuan semua kegiatan pembelajaran setiap materi pada modul; c. kompetensi atau indikator yang akan dicapai atau ditingkatkan melalui modul; d. ruang lingkup kegiatan pembelajaran; e. langkah-langkah penggunaan modul; 2. Mengkaji materi pada modul Pada kegiatan ini fasilitator memberi kesempatan kepada guru pembelajar untuk mempelajari materi yang diuraikan secara singkat sesuai dengan indikator pencapaian hasil belajar. Guru Pembelajar dapat mempelajari materi secara individual atau kelompok. 3. Melakukan aktivitas pembelajaran Pada kegiatan ini Guru Pembelajar melakukan kegiatan pembelajaran sesuai dengan rambu-rambu/intruksi yang tertera pada modul baik berupa diskusi materi, melakukan eksperimen, latihan, dan sebagainya. Pada kegiatan ini Guru Pembelajar secara aktif menggali informasi, mengumpulkan data dan mengolah data sampai membuat kesimpulan kegiatan. 4. Presentasi dan Konfirmasi Pada kegiatan ini Guru Pembelajar melakukan presentasi hasil kegiatan sedangkan fasilitator melakukan konfirmasi terhadap materi dibahas bersama. 5. Reviu Kegiatan Pada kegiatan ini Guru Pembelajar dan penyaji mereviu materi. 4 PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA Belajar sebagai salah satu bentuk aktivitas manusia telah dipelajari oleh para ahli sejak lama. Berbagai upaya untuk menjelaskan prinsip-prinsip belajar telah melahirkan teori belajar. Proses pembelajaran IPA menekankan pada pemberian pengalaman langsung untuk mengembangkan kompetensi agar peserta didik mampu menjelajahi dan memahami alam sekitar secara ilmiah. Pendidikan IPA diarahkan untuk mencari tahu dan berbuat sehingga dapat membantu peserta didik untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang alam sekitar. Hal ini menunjukan bahwa Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) berkaitan dengan cara mencari tahu tentang gejala alam secara sistematis, sehingga IPA bukan hanya penguasaan kumpulan pengetahuan yang berupa fakta-fakta, konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja tetapi juga merupakan suatu proses penemuan. Untuk meningkatkan hasil pembelajaran yang optimal seorang guru sebaiknya menerapkan suatu teori pembelajaran yang bervariasi sesuai dengan topik yang akan disajikan dan dipelajari peserta didik. Teori belajar mendasari beberapa strategi/model pembelajaran yang dikemukakan pakar pendidikan. Teori belajar merupakan kerangka kerja konseptual yang menggambarkan bagaimana informasi diserap, diproses, dan ditahan selama belajar. Penerapan teori pembelajaran hendaknya disesuaikan pula dengan karakteristik mata pelajaran yang diajarkan. A. Tujuan Setelah belajar dengan modul ini diharapkan Anda dapat memahami hakikat IPA dan pendidikan IPA serta teori-teori belajar dan karakteristiknya. KEGIATAN PEMBELAJARAN : TEORI BELAJAR DAN IMPLIKASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 5 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud B. Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator pencapaian kompetensi yang diharapkan dicapai melalui diklat ini adalah: 1. mendeskripsikan hakikat IPA dan pendidikan IPA; 2. menjelaskan dimensi atau komponen-komponen IPA; 3. menjelaskan pengertian belajar dan teori-teori belajar; 4. mendeskripsikan teori belajar berdasarkan karakteristiknya; 5. menerapkan teori-teori belajar dalam kegiatan pembelajaran Kimia; C. Uraian Materi 1. Hakikat IPA dan Pendidikan IPA Pada uraian berikut Anda dapat mempelajari hakikat IPA dan beberapa pendapat mengenai sains atau IPA, sikap ilmiah, nilai nilai IPA dan hakekat pendidikan IPA. a. Hakikat IPA Sejak ada peradaban manusia, orang telah dapat mengadakan upaya untuk mendapatkan sesuatu dari alam sekitarnya. Manusia telah dapat membedakan hewan atau tumbuhan mana yang dimakan. Mereka telah dapat menggunakan alat untuk mencapai kebutuhannya. Dengan menggunakan alat, mereka telah merasakan manfaat dan kemudahan-kemudahan untuk mencapai suatu tujuan. Semua itu menandakan bahwa mereka memperoleh pengetahuan dari pengalaman dan atas dorongan untuk dapat memenuhi kebutuhan. Berkat pengalaman pula, mereka mengenal beberapa macam tumbuhan yang dapat dijadikan obat dan bagaimana cara pengobatannya. Ilmu pengetahuan berkembang semakin luas, mendalam, dan kompleks sejalan dengan perkembangan peradaban manusia. Oleh karena ilmu pengetahuan berkembang menjadi dua bagian yaitu natural science (Ilmu Pengetahuan Alam, IPA) dan social science (Ilmu Pengetahuan Sosial, IPS). Meskipun demikian penggunaan istilah science masih tetap digunakan sebagai Ilmu Pengetahuan Alam, yang di Indonesiakan menjadi sains. Tetapi ingat ketika dunia international mengatakan science maka yang dimaksud ilmu pengetahuan alam, beda dengan di Indonesia, masih ada saja orang yang mengartikan sains sebagai ilmu pengetahuan secara umum. 6 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Dalam perkembangannya, IPA atau sains (Inggris: sciences) terbagi menjadi beberapa bidang sesuai dengan perbedaan bentuk dan cara memandang gejala alam. Ilmu yang mempelajari kehidupan disebut Biologi. Ilmu yang mempelajari gejala fisik dari alam disebut Fisika, dan khusu untuk bumi dan antariksa disebut Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa. Sedangkan ilmu yang mempelajari sifat materi benda disebut Ilmu Kimia. Kadang-kadang pada tingkat pembahasan atau gejala tertentu, perbedaan ini sudah tidak nampak lagi. Pertanyaan klasik yang muncul apabila kita akan membahas mengenai sains, adalah apakah sains itu? Sains sebagai ilmu pengetahuan alam yang meliputi: fisika, kimia, dan biologi. Secara etimologi, Fisher (1975:5) menyatakan kata sains berasal dari bahasa Latin, yaitu scientia yang artinya secara sederhana adalah pengetahuan (knowledge). Kata sains mungkin juga berasal dari bahasa Jerman, yaitu Wissenchaft yang artinya sistematis, pengetahuan yang terorganisasi. Sains diartikan sebagai pengetahuan yang secara sistematis tersusun (assembled) dan bersama-sama dalam suatu urutan terorganisasi. Misalnya, pengetahuan tentang fisika, biologi, dan kimia. Istilah sains secara umum mengacu kepada masalah alam (nature) yang dapat diinterpretasikan dan diuji. Dengan demikian keadaan alam merupakan keadaan materi yaitu atom, molekul dan senyawa, segala sesuatu yang mempunyai ruang dan massa, sepanjang menyangkut 'natural law' yang memperlihatkan 'behaviour' materi, merupakan pengertian dari sains, yaitu: fisika, kimia, dan biologi. Menelusuri definisi yang dikemukakan oleh beberapa ahli mengenai sains atau IPA, ditemukan beragam bentuk dan penekanannya. Misalnya definisi sains, yaitu sains merupakan rangkaian konsep dan skema konseptual yang saling berhubungan yang dikembangkan dari hasil eksperimentasi dan observasi serta sesuai untuk eksperimentasi dan observasi berikutnya (Jenkins & Whitefield:1974; Conant: 1975). Davis dalam bukunya On the Scientific Methods yang dikutip oleh Chalmers menyatakan sains sebagai suatu struktur yang dibangun dari fakta-fakta. Bronowski, seorang saintis dan juga filosof tentang sains, menyatakan sains KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 7 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud merupakan organisasi pengetahuan dengan suatu cara tertentu berupa penjelasan lebih lanjut mengenai hal-hal yang tersembunyi yang ada di alam. Batasan yang dikemukakan oleh Jenkins dan Whitefield, dan Bronowski tentang sains sepertinya masih hanya berkisar kepada kumpulan konsep-konsep dan prinsip-prinsip yang diperoleh oleh para saintis atau ahli Sains (Jenkins & Whitefield:1974; Conant: 1975). Tetapi cara atau metode yang digunakan untuk memperoleh konsep-konsep itu belum secara jelas-jelas dikatakan sebagai sains, hanya dinyatakan sebagai cara-cara terstruktur dan sistematis. Dengan demikian, lingkupnya hanya sebatas pada kumpulan konsep-konsep atau prinsip-prinsip. Proses kreatif untuk memperoleh kumpulan konsep-konsep dan prinsip-prinsip itu, tampak belum masuk di dalam batasan di atas. Fisher (1975:6) menyatakan batasan sains adalah body of knowledge obtained by methods based upon observation. Suatu batang tubuh pengetahuan yang diperoleh melalui suatu metode yang berdasarkan observasi. Cambbell (dalam Fisher, 1975:7) menyatakan sains sebagai sesuatu yang memiliki dua bentuk, yaitu (1) sains sebagai batang tubuh ilmu pengetahuan yang berguna, pengetahuan praktis, metode memperolehnya; dan (2) sains sebagai hal yang murni aktifitas intelektual. Bube (dalam Fisher, 1975:9) menyatakan sains sebagai pengetahuan tentang alam yang diperoleh melalui interaksi antara akal dengan dunia. Suatu batasan tentang sains yang lebih lengkap dikemukakan oleh Sund. Sund, dkk (1981:40) menyatakan sains sebagai tubuh dari pengetahuan (body of knowledge) yang dibentuk melalui proses inkuari yang terus-menerus, yang diarahkan oleh masyarakat yang bergerak dalam bidang sains. Sains lebih dari sekedar pengetahuan (knowledge). Sains merupakan suatu upaya manusia yang meliputi operasi mental, keterampilan dan strategi memanipulasi dan menghitung, keingintahuan (curiosity), keteguhan hati (courage), ketekunan (persistence) yang dilakukan oleh individu untuk menyingkap rahasia alam semesta. Sains juga dapat dikatakan sebagai hal-hal yang dilakukan ahli sains ketika melakukan kegiatan penyelidikan ilmiah. 8 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA NORM VALUE CONCEPT, PRINCIP, THEORY INDUCTIVE CONTEX at DAILY LIFE SCIENTIFIC PROCESS DEDUCTIVE Gambar 1. The Nature of Science Education Gambar di atas merupakan batasan yang dikemukakan oleh Sund ini paling lengkap jika dibandingkan dengan definisi yang lain. Sund tidak hanya melibatkan kumpulan pengetahuan yang diperoleh dengan metode inkuari, tetapi memasukkan unsur operasi mental yang dilakukan oleh individu (nilai dan norma) untuk memperoleh penjelasan tentang fenomena alam (melalui proses sains) baik secara induktif maupun secara deduktif. Berdasarkan penelurusan dari berbagai pandangan para ahli dalam bidang sains dan memperhatikan hakikat sains, dapat kita rumuskan: Sains adalah ilmu pengetahuan atau kumpulan konsep, prinsip, hukum, dan teori yang dibentuk melalui proses kreatif yang sistematis melalui inkuari yang dilanjutkan dengan proses observasi (empiris) secara terus-menerus; merupakan suatu upaya manusia yang meliputi operasi mental, keterampilan, dan strategi memanipulasi dan menghitung, yang dapat diuji kembali kebenarannya yang dilandasi dengan sikap keingintahuan (curiousity), keteguhan hati (courage), ketekunan (persistence) yang dilakukan oleh individu untuk menyingkap rahasia alam semesta. Dengan demikian paling sedikit ada tiga komponen dalam rumusan atau batasan tentang sains, yaitu (1) kumpulan konsep, prinsip, hukum, dan teori, (2) proses ilmiah dapat fisik dan mental dalam mencermati fenomena alam, termasuk juga penerapannya, dan (3) sikap keteguhan hati, keingintahuan, dan ketekunan dan menyingkap rahasia alam. Ketiga syarat tersebut dapat kita katakan sebagai KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 9 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud syarat kumulatif, artinya harus ketiga-tiganya dimiliki oleh seseorang untuk dapat dikatakan sebagai saintis. Untuk selanjutnya, langkah-langkah atau proses yang ditempuh para ilmuwan dalam mengembangkan ilmu menjadi cara atau metode yang digunakan secara umum, kemudian disebut metode ilmiah. Metode ini memungkinkan berkembangnya pengetahuan dengan pesat, jelas adanya hubungan timbal balik antara fakta dan gagasan.Fakta yang didapat melalui pengamatan diolah dan disajikan oleh ilmuwan dan disebut data. Siklus proses ilmiah (Gambar 2.1) dapat dimulai dari adanya fokus masalah, ditunjang dengan data yang ada dan teori yang ada, maka rumusan masalah dapat dibuat. Teori yang ada digunakan melalui perumusan hipotesis, definisi operasional, dan membuat model untuk membuat prediksi terhadap penjelasan masalah yang dirumuskan. Penerapan teori yang proporsional membimbing pendekatan dalam mengobservasi dan meneliti serta alat ukur yang digunakannya untuk proses pengambilan data. Data yang diperoleh dibuat klaifikasinya berdasarkan persamaan dan perbedaannya, melalui proses pengorganisasian data. Data yang telah diorganisasikan, digunakan dengan cara membuat analogi, generalisasi, teori, dan kaedah-kaedah (sebagai panambahan atau revolusi terhadap teori sebelumnya), melalui proses penggunaan data sehingga berulang siklus berikutnya. 10 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA SIKLUS HASIL DAN PROSES ILMIAH DATA PROSES PENGAMBILAN DATA PROSES ORGANISASI DATA OBSERVASI, MENGUKUR, EXPERIMEN, MENELITI MENCATAT, MENGURUTKAN, MEMBANDINGKAN, MENGKLASIFIKASI FOKUS MASA LAH PROSES PENGGUNAAN DATA PROSES PENERAPAN TEORI MEMBUAT ANALOGI, MENGINFER, MEMBUAT TEORI, MENGGENERALISASI BERHIPOTESIS, DEFINISI OPERASIONAL, MEMBUAT MODEL, MEMPREDIKSI TEORI (Costa, A.L., et al.,1985: 167) Gambar 2.1 Siklus hasil dan proses ilmiah (Costa, A.L. et al., 1985: 167) Berdasarkan pengertian sains seperti tersebut di atas, seringkali kita saksikan suatu pembelajaran IPA yang hanya memungkinkan peserta didik mengartikan IPA hanya sebagai tubuh dari ilmu tanpa memahami proses dan kualitas manusia yang melakukan inkuari ilmiah. Jadi sains hanya diapresiasikan sebagai kumpulan fakta, konsep, dan prinsip ilmiah belaka. Konsep adalah suatu ide atau gagasan yang digeneralisasikan dari pengalaman yang relevan. Prinsip adalah generalisasi meliputi konsep-konsep yang bertautan atau adanya hubungan antara satu konsep dengan konsep lainnya. Teori adalah generalisasi prinsip-prinsip yang berkaitan dan dapat digunakan untuk menjelaskan gejala-gejala alam. Pemikiran yang lebih umum dan telah terbukti kebenarannya melalui percobaan disebut hukum. Dari beberapa pandangan ahli filsuf tentang IPA berdasarkan sudut pandang bagaimana cara ahli sains memperoleh ilmu pengetahuan yang disebut epistemologi, dapat disimpulkan bahwa IPA dalam bentuk kumpulan konsep, prinsip, teori, dan hukum sebagai produk yang diperoleh para ilmuwan atau IPA KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 11 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud sebagai produk. Sedangkan memandang IPA dari sudut pola berpikir atau metode berpikirnya disebut IPA sebagai proses. Secara operasional IPA memiliki makna: 1) sekumpulan pengetahuan; 2) suatu proses pencarian; 3) suatu sarana pengembangan nilai-nilai; 4) suatu sarana untuk mengenal dunia; 5) suatu sarana untuk mengembangkan hubngan sosial; 6) suatu hasil konstruksi manusia; 7) bagian dari kehidupan manusia. Dari makna-makna tersebut, sering kita menyimpulkan bahwa IPA pada hakikatnya terdiri atas aspek produk dan proses: Produk, merujuk pada sekumpulan pengetahuan berupa fakta, konsep, prinsip, teori, hukum. Proses, proses sains merujuk pada proses-proses pencarian sains yang dilakukan para ahli disebut science as the process of inquiry. IPA memiliki sesuatu metode, yang dikenal dengan scientific method atau metode ilmiah, yang meliputi kegiatan-kegiatan seperti: 1) mengenal dan merumuskan masalah; 2) mengumpulkan data; 3) melakukan percobaan atau penelitian; 4) melakukan pengamatan; 5) melakukan pengukuran; 6) menyimpulkan; 7) mengkomunikasikan pegetahuan atau melaporkan hasil penemuan. Untuk melakukan metode ilmiah diperlukan sejumlah keterampilan IPA yang sering disebut science processes skills. Proses IPA meliputi mengamati, mengklasifikasi, menginfer, memprediksi, mencari hubungan, mengukur, mengkomunikasikan, merumuskan hipotesis, melakukan eksperimen, mengontrol variabel, menginterpretasikan data, menyimpulkan. 12 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA b. Sikap Ilmiah Didalam melakukan metode ilmiah, para ilmuwan IPA memiliki sifat ilmiah (scientific attittudes), agar hasil yang dicapainya itu sesuai dengan harapannya. Sikap-sikap ilmiah tersebut antara lain: 1) obyektif terhadap fakta atau kenyataan, artinya bila sebuah benda menurut kenyataan berbentuk bulat telur, maka dia secara jujur akan melaporkan bahwa bentuk benda itu bulat telur. Dia berusaha untuk tidak dipengaruhi oleh perasaannya; 2) tidak tergesa-gesa di dalam mengambil kesimpulan atau keputusan; 3) bila belum cukup data yang dikumpulkan untuk menunjang kesimpulan atau keputusan. kesimpulan. Seorang Ia akan ilmuwan IPA mengulangi percobaan-percobaannya, tidak lagi akan tergesa-gesa menarik pengamatan-pengamatan dan sehingga datany cukup dan kesimpulannya mantap, karena didukung oleh data-data yang cukup dan akurat; 4) berhati terbuka, artinya bersedia mempertimbangkan pendapat atau penemuan orang lain, sekalipun pendapat atau penemuan orang lain itu bertentangan dengan pendapatnya sendiri; 5) dapat membedakan antara fakta dan pendapat; 6) fakta dan pendapat adalah hal yang berbeda. Fakta adalah sesuatu yang ada, terjadi dan dapat dilihat atau diamati. Sedangkan pendapat adalah hasil proses berfikir yang tidak didukung fakta; 7) bersikap tidak memihak suatu pendapat tertentu tanpa alasan yang didasarkan atas fakta; 8) tidak mendasarkan kesimpulan atas prasangka; 9) tidak percaya akan takhayul; 10) tekun dan sabar dalam memecahkan masalah; 11) bersedia mengkomunikasikan dan mengumumkan hasil penemuannya untuk diselidiki, dikritik dan disempurnakan; 12) dapat bekerjasama dengan orang lain; 13) selalu ingin tahu tentang apa, mengapa, dan bagaimana dari suatu masalah atau gejala yang dijumpainya. KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 13 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud c. Nilai-nilai IPA Bila kita meninjau kembali tentang hakekat IPA yang dipaparkan di atas ternyata bahwa IPA mempunyai nilai-nilai kehidupan dan pendidikan. Nilai-nilai IPA dalam berbagai segi kehidupan itu adalah: 1) Nilai praktis Tidak diragukan lagi bahwa IPA mempunyai nilai praktis, dimana hasil-hasil penemuan IPA, baik secara langsung atau tidak langsung dapat digunakan dan dimanfaatkan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya: komputer, robot, mesin cuci, televisi, dan sebagainya. Teknologi yang merupakan hasilhasil penemuan IPA telah banyak sekali mengasilkan benda-benda yang sangat bermanfaat bagi manusia. Perkembangan dan kemajuan teknologi mengandalkan hasil teknologi mengandalkan hasil penemuan IPA. Demikian pula IPA, memanfaatkan hasil teknologi untuk memecahkan masalah-masalah dan memperoleh penemuanpenemuan baru (contoh: komputer, mikroskop elektron, dan sebagainya). Tidak disangsikan lagi bahwa IPA dan teknologi saling membutuhkan, saling mengisi dan saling membantu untuk bisa terus berkembang. 2) Nilai intelektual IPA dengan metode ilmiahnya banyak sekali digunakan untuk memecahkan masalah-masalah, bukan saja masalah yan berkaitan dengan IPA, tetapi masalah-masalah lain yang berkaitan dengan sosial dan ekonomi. Ilmu sosial dan ekonomi banyak menggunakan metode ilmiah dalam mmecahkan masalahmasalahnya. Metode ilmiah memberikan kemampuan dan keterampilan kepada manusia untuk dapat memecahkan masalah. Kemampuan ini ternyata memberikan kepuasaa khusus kepada manusia. Oleh karena itu IPA dengan metode ilmiahnya mempunyai nilai intelektual. 3) Nilai sosial politik-ekonomi Negara yang IPA dan Teknologinya maju akan mendapat tempat khusus dalam kedudukan sosial, politik, dan ekonominya. Negara-negara maju seperti Amerika, Inggris, Jerman, Jepang dsb mendapat kedudukan penting dalam percaturan dunia. Indonesia pernah merintis penggunaan teknologi canggih dengan 14 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA pembuatan pessawat terbang di IPTN, dan pada waktu itu, negara kita pun mulai diperhitungkan oleh dunia dan membawa dampak terhadap nilai sosial, politik, dan ekonomi. 4) Nilai keagamaan Ada yang berpendapat bahwa apabila seseorang belajar IPA dan Teknologi terlalu mendalam, maka orang itu akan melakukan hal-hal yang menjurus ke arah negatif, misalnya ingkar kepada Alla SWT. Pendapat ini nampaknya tidak semua benar, karena banyak para ilmuwan IPA yang dahulunya kurang percaya terhadap Agama, sedikit demi sedikit bahkan ada yang sangat mendalami Agama. Mereka ilmuwan masih belum bisa mengungkapkan semua fenomena alam yang ada di Bumi dan Jagad Raya ini, mereka manusia memiliki kemampuan terbatas. Mereka menyadari bahwa ada yang menciptakan dan mengatur segala keteraturan yang ada di Jagad Raya ini, dan mereka ilmuwan pun semakin yakin dan percaya bahwa ada yang mengatur semua itu yakni Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa. Seorang ilmuwan yang beragama akan semakin tebal keimannya, karena kepercayaan terhadap agama tidak hanya didukung leh dogma-dogma, melainkan juga oleh rasio yang ditunjang oleh segala pengamatan yang merupakan manisfestasi kebesaran Allah. Pernyataan yang terkenal yang diungkap oleh ilmuwan besar, seperti Albert Einstein adalah “Science without religious is blind and religious without science is limp”. 5) Nilai pendidikan. Dalam abad kemajuan IPA dan teknologi ini diperlukan warganegarawarganegara yang melek IPA dan Teknologi Namun sangat disayangkan, masyarakat kita masih banyak yang belum melek IPA dan Teknologi ini. Untuk memecahkan masalah ini merupakan salah tugas pendidik IPA. Guru IPA memiliki tugas untuk membelajarkan siswa dengan baik untuk mencapai tujuan pendidikan IPA saat ini, yaitu menciptakan warganegara yan sadar akan IPA dan Teknologi. Menurut De Boer (1991:177) orang yang sadar sains adalah “orang yang dapat menggunakan konsep-konsep sains, keterampilan proses sains dan nilai dalam membuat keputusan sehari-hari bila ia berinteraksi dengan orang lain atau KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 15 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud lingkungannya dan ia juga memahami hubungan antara sains, teknologi, dan masyarakat, termasuk aspek aspek perkembangan sosial dan ekonomi”. Orang yang sadar teknologi menurut M.J. Dyrenfurth (1971) dalam Benny Karyadi (1997:1) dan Poedjiadi (1996:7) mempunyai ciri-ciri: (1) tahu menggunakan dan memelihara produk teknologi; (2) sadar tentang proses teknologi; (3) sadar akan dampak yang ditimbulkan oleh teknologi terhadap manusia dan masyarakat; (4) mampu mengadakan penilaian tentang proses dan produk teknologi; (5) serta mampu menghasilkan teknologi alternatif yang sederhana. Lebih lanjut lagi Poedjiadi (1997:4) merumuskan bahwa sadar sains dan teknologi adalah orang yang memiliki karakteristik: (1) menguasai konsepkonsep sains dan teknologi yang akan meningkatkan kemampuan orang tersebut untuk berpartisipasi secara efektif di masyarakatnya; (2) mampu berpartisipasi, memelihara, dan peduli terhadap kemungkinan dampak negatif dari produk teknologi; (3) kreatif dalam menghasilkan dan memodifikasi produk-produk yang dibutuhkan masyarakat; dan (4) sensitif serta peduli terhadap masalah-masalah lingkungan dan dapat membuat keputusan sehubungan dengan nilai-nilai. Dari uraian di atas, diharapkan melalui pendidikan IPA diharapkan masyarakat dapat mehami IPA dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari untuk memecahkan masalah dalam kehidupan. Persoalan banjir, erosi, gizi rendah, kesehatan, dan lain-lain adalah contoh dari ketidakpedulian terhadap IPA dan Teknologi. Oleh karena itu IPA memiliki peranan yang sangat penting dalam pendidikan. d. Hakikat pendidikan IPA Pendidikan dimaknai mengembangkan sebagai semua aspek proses yang kepribadian di dalamnya manusia, yang seseorang mencakup pengetahuan, kemampuan, sikap, nilai, dan bentuk-bentuk tingkah laku lainnya di masyarakat di mana ia hidup. Pendidika IPA adalah suatu upaya atau proses untuk membelajarkan siswa untuk memahami hakikat IPA: produk, proses, dan mengembangkan sikap ilmiah serta sadar akan nilai-nilai yang ada di dalam masyarakat untuk pengembangan sikap dan tindakan berupa aplikasi IPA yang positif. 16 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Kaitannya dengan keseluruhan kurikulum, bahwa terjadinya belajar pada peserta didik merupakan faktor utama yang paling penting dan harus diperhatikan dalam pembelajaran sains. Agar hal ini dapat tercapai, bahasa yang digunakan hendaknya dapat dimengerti oleh peserta didik dan berkesesuaian dengan teknologi yang ada, karena di sekitar kita penuh dengan hasil teknologi; dan memperhatikan tingkat perkembangan kemampuan peserta didik itu sendiri. Batasan yang dikemukakan Kirkham lebih tepat untuk pendidikan sains, sebab memasukkan unsur sikap, yaitu pada elemen konteks individu dan masyarakat, di samping unsur konten dan proses dari sains. Dalam pendidikan sains unsur sikap sangat penting dikembangkan selain unsur konsep dan proses. DeBoer (1991, 69-70) menyatakan bahwa Komisi Sains yang dipimpin oleh Otis W. Caldwell beranggotakan 47 orang, profesor dalam bidang pendidikan dan kepala sekolah Lincoln School memberikan rasional dalam kurikulum dan arah sains dalam pendidikan sesuai dengan yang diinginkan oleh sains agar pencapaian peserta didik seperti yang diharapkan, yaitu sebagai berikut: 1) sains merupakan sesuatu yang bernilai dalam ‘hidup sehat’ karena pengetahuan masyarakat tentang kebersihan lingkungan dan kesehatan individu dapat mencegah mewabahnya penyakit dan mengendalikan berjangkitnya suatu penyakit; 2) meskipun sains terus melaju ke arah kemajuan, tetapi sains tetap peduli dengan ‘worthy home membership’ melalui pembelajaran tentang fungsi dan keterbatasan listrik, sistem ventilasi, pengoperasian dari berbagai alat di rumah yang digunakan dalam sehari-hari; 3) pelajaran sains bermanfaat untuk keperluan pekerjaan khusus dalam kehidupan yang umum (misalnya, biologi, fisika, kimia, fisiologi, kesehatan); 4) berkaitan dengan tujuan ‘kemasyarakatan’ sains memberikan penghargaan yang lebih terhadap kerja dan kontribusinya dalam memberikan masyarakat kemampuan untuk mengambil peran dalam masyarakat; 5) kontribusi sains dalam pemanfaatan waktu luang, misalnya melalui pemahaman tentang optik, dan prinsip kimia dalam fotografi, dan pembuatan observasi yang lebih mendalam tentang alam sambil menjelajahi kawasan atau wilayah atau negara atau pantai; KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 17 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 6) studi tentang sains memberikan kontribusi dalam pengembangan etika dan karakter melalui pemahaman yang mendalam tentang konsep kebenaran dan kepercayaan terhadap hukum sebab akibat. Tujuan yang direkomendasikan oleh komisi tersebut, antara lain, sebagai berikut: 1) meningkatkan kesejahteraan masyarakat umum melalui pendidikan, dengan penyebaran informasi tentang kehidupan sehari-hari, meliputi: kesehatan masyarakat dan personal, pendidikan seks, pengetahuan sanitasi, dan pengetahuan yang membantu masyarakat dalam menggunakan secara benar teknologi modern di rumah dan dalam kehidupan sehari-hari; 2) mengembangkan hubungan sains dan keindahan alam; 3) menarik minat peserta didik untuk melakukan studi lanjutan tentang sains dalam mengantisipasi bagi mereka yang memilih karir yang berkaitan dengan sains, sebagai saintis atau ahli lain yang memerlukan pengetahuan sains; 4) mengembangkan kemampuan peserta didik mengobservasi, membuat pengukuran yang teliti terhadap suatu fenomena, mengklasifikasikan pengamatan, dan membuat penalaran secara jelas terhadap hasil pengamatan; 5) pemahaman yang jelas tentang prinsip-prinsip masing-masing cabang sains, meliputi: fisika, kimia, dan biologi. Masing-masing cabang ini dikembangkan oleh ahlinya masing-masing. (Sumber: A new Taxosomy of Science Education) Jadi dapat kita katakan bahwa, pendidikan sains pada hakikatnya adalah membelajarkan peserta didik untuk memahami hakikat sains (proses dan produk serta aplikasinya) mengembangkan sikap ingin tahu, keteguhan hati, dan ketekunan, serta sadar akan nilai-nilai yang ada di dalam masyarakat serta terjadi pengembangan ke arah sikap yang positif. 18 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA 2. Teori-Teori Belajar a. Belajar Banyak definisi tentang belajar, salah satunya adalah seperti yang disampaikan oleh Gagne (1984), belajar dapat didefinisikan sebagai suatu proses dimana suatu organisme berubah perilakunya sebagai akibat dari pengalaman. Learning may be defined as the process where by an organism changes its behaviour as a result of experience (Gagne 1984: 256). Dari definisi belajar tersebut, ada dua kata kunci, yaitu perilaku dan pengalaman. Perilaku, menyangkut aksi atau tindakan, yang menjadi perhatian utama adalah perilaku verbal dari manusia, sebab dari tindakan-tindakan menulis dan berbicara manusia dapat kita tentukan apakah terjadi perubahan perilaku atau tidak. Perubahan dari ”ba-ba” menjadi ”bapak”, perubahan dari menuliskan sesuatu dengan cara yang salah menjadi benar, memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa belajar telah terjadi. Komponen kedua dalam definisi belajar adalah pengalaman, hal ini membatasi macam-macam perubahan perilaku yang dapat dianggap mewakili belajar. Pengalaman yang dimaksud sebagai proses belajar adalah pengalaman yang dialami oleh siswa, bukan yang merupakan pengalaman fisiologis, seperti pada saat kita masuk ke dalam ruang yang gelap, lambat laun kita akan melihat dengan jelas, hal tersebut adalah akibat perubahan pupil mata dan perubahan perubahan fotokimia dalam retina, hal ini merupakan sesuatu yang fisiologis dan tidak mewakili belajar. Berikut ini lima macam perilaku perubahan pengalaman, yaitu: 1) pada tingkat emosional paling primitif, terjadi perubahan perilaku diakibatkan dari pasangan stimulus tak terkondisi dengan stimulus terkondisi. Bentuk belajar seperti ini disebut belajar dan menolong kita bagaimana memahami bagaimana para siswa menyenangi atau tidak menyenangi sekolah atau mata pelajaran yang diajarkan; 2) belajar kontiguitas, yaitu bagaimana dua peristiwa dipasangkan satu dengan yang lainnya pada satu waktu. Kita dapat melihat bagaimana asosiasi ini dapat menyebabkan belajar dari latihan dan belajar stereotip KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 19 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud (menggambarkan seorang ilmuwan itu berkacamata, seorang ibu tiri kejam dll); 3) belajar operant, yaitu kita belajar bahwa konsekuensi perilaku mempengaruhi apakah perilaku itu akan diulangi atau tidak, dan berapa besar pengulangan itu; 4) belajar observasional, pengalaman belajar sebagai hasil observasi manusia dan kejadian-kejadian, kita belajar dari model-model , dan mungkin kita menjadi model bagi orang lain; 5) belajar kognitif terjadi dalam kepala kita bila kita melihat dan memahami peristiwa-peristiwa yang terjadi di sekitar kita. b. Teori Belajar Teori belajar adalah kerangka kerja konseptual yang menggambarkan bagaimana informasi diserap, diproses, dan ditahan selama belajar. Aspek kognitif, emosional, pengaruh lingkungan, dan pengalaman sebelumnya, semuanya berperan dalam bagaimana memahami, bagaimana pengetahuan dan keterampilan diperoleh, diubah dan dipertahankan. Pembelajaran diartikan sebagai proses belajar mengajar. Dalam konteks pembelajaran terdapat dua komponen penting, yaitu guru dan siswa yang saling berinteraksi. Dengan demikian, pembelajaran didefinisikan sebagai pengorganisasian atau penciptaan atau pengaturan suatu kondisi lingkungan yang sebaik-baiknya yang memungkinkan terjadinya belajar pada siswa. T. Raka Joni (1991) menunjukan keragaman khas dalam mengaplikasikan suatu metode sesuai dengan latar (setting) tertentu, seperti kemampuan dan kebiasaan guru, ketersediaan sarana dan prasarana sekolah, kemampuan dan kesiapan peserta didik, dan sebagainya. Contoh, dengan menggunakan metode ceramah, maka dapat disebutkan rentangan teknik berceramah mulai dari yang diibaratkan tape recorder dalam menyampaikan bahan ajar pelajaran sampai dengan menampilkan berbagai alat bantu/media untuk menyampaikan isi pelajaran yang dirancang berdasarkan teori pembelajaran mutakhir. 20 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA c. Teori Belajar dan Karakteristiknya Belajar sebagai salah satu bentuk aktivitas manusia telah dipelajari oleh para ahli sejak lama. Berbagai upaya untuk menjelaskan prinsip-prinsip belajar telah melahirkan teori belajar. Ada tiga kategori utama atau kerangka filosofis mengenai teori-teori belajar, yaitu: teori belajar behaviorisme, teori belajar kognitivisme, dan teori belajar konstruktivisme. Teori belajar behaviorisme hanya berfokus pada aspek objektif diamati pembelajaran. Teori kognitif melihat perilaku untuk menjelaskan pembelajaran berbasis otak. Sedangkan teori konstruktivisme atau pandangan konstruktivisme, belajar sebagai sebuah proses di mana pelajar aktif membangun atau membangun ide-ide baru atau konsep. 1) Teori Belajar Behaviorisme Teori belajar behaviorisme hanya berfokus pada aspek objektif diamati pembelajaran. Teori behaviorisme mendefinisikan belajar tidak lebih dari memperoleh perilaku baru. Ada beberapa pendapat mengenai Teori belajar behaviorisme a) Teori E.L. Thorndike (Teori Koneksionisme) Teori koneksionisme dikemukakan oleh Thorndike. Dalam eksperimennya Thorndike menggunakan kucing sebagai obyek penelitiannya, kucing ditempatkan dalam kotak. Dari kotak-kotak ini kucing itu harus keluar untuk memperoleh makanan. Ia mengamati bahwa setelah selang beberapa waktu, kucing tadi mempelajari cara tercepat dalam memperoleh makanan melalui perilaku-perilaku yang efektif dan tidak mengulang perilaku yang tidak efektif. Dari eksperimen ini Thorndike mengembangkan hukumnya yang dikenal dengan Hukum Pengaruh atau Law of Effect, yang mengemukakan, bahwa jika suatu tindakan diikuti oleh perubahan yang memuaskan dalam lingkungan, kemungkinan bahwa tindakan itu akan diulangi menjadi lebih besar. Tetapi bila hasil yang diperoleh tidak memuaskan maka kemungkinan tindakan tersebut tidak akan diulangi. Menurut Thorndike, belajar adalah proses interaksi antara stimulus dan respon. Stimulus, yaitu apa saja yang dapat merangsang terjadinya kegiatan belajar seperti pikiran, perasaan, atau hal-hal lain yang dapat ditangkap melalui alat KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 21 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud indera. Sedangkan respon adalah reaksi yang dimunculkan siswa ketika belajar, dapat berupa pikiran, perasaan atau tindakan/gerakan. Dari definisi belajar tersebut maka menurut Thorndike perubahan tingkah laku akibat kegiatan belajar dapat berwujud konkrit yaitu yang dapat diamati atau tidak konkrit atau yang tidak dapat diamati. b) Teori Watson (Teori Conditioning) Teori conditioning mula-mula dipelopori oleh Ivan Pavlov, kemudian dikembangkan oleh Watson. Menurut Watson, belajar adalah proses interaksi antara stimulus dan respon yang berbentuk tingkah laku yang dapat diamati dan dapat diukur. Ia tetap mengakui adanya perubahan-perubahan mental dalam diri seseorang selama proses belajar, namun semua itu tidak dapat menjelaskan apakah seseorang telah belajar atau belum karena tidak dapat diamati. Asumsinya bahwa, hanya dengan cara tersebut dapat diramalkan perubahanperubahan apa yang bakal terjadi setelah seseorang melakukan tindak belajar. Watson adalah seorang behavioris murni, karena kajiannya tentang belajar disejajarkan dengan ilmu-ilmu lain seperti fisika atau biologi yang sangat berorientasi pada pengalaman empirik yaitu sejauh dapat diamati dan dapat diukur. c) Teori B.F. Skinner (Operant Conditioning) Penelitian Skinner terpusat pada hubungan antara perilaku dan konsekuensikonsekuensinya. Sebagai contoh misalnya, bila perilaku seseorang segera diikuti dengan konsekuensi yang menyenangkan, orang itu akan mengulang perilaku tersebut lebih sering. Penggunaan konsekuensi-konsekuensi yang menyenangkan dan tidak menyenangkan untuk mengubah perilaku seseorang disebut operant conditioning. Konsekuensi yang menyenangkan pada umumnya disebut reinforser (penguatan), sedangkan konsekuensi yang tidak menyenangkan disebut punisher (hukuman). 22 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA 2) Teori Belajar Kognitif Kognitivisme berfokus pada "otak". Bagaimana proses dan penyimpanan informasi menjadi sangat penting dalam proses pembelajaran. Teori kognitif melihat melampaui perilaku untuk menjelaskan pembelajaran berbasis otak. Teori Piaget Menurut Piaget, perkembangan kognitif merupakan suatu proses genetik, artinya proses yang didasarkan atas mekanisme biologis yaitu perkembangan sistem syaraf. Makin bertambah umur seseorang, maka makin kompleks susunan sel syarafnya dan makin meningkat pula kemampuannya (Travers, 1976 ). Menurut Piaget, proses belajar akan terjadi jika mengikuti tahap-tahap asimilasi, akomodasi dan ekuilibrasi (penyeimbangan antara proses asimilasi dan akomodasi). Ketika individu berkembang menuju kedewasaan, akan mengalami adaptasi biologis dengan lingkungannya yang akan menyebabkan adanya perubahanperubahan kualiatif di dalam struktur kognitifnya. Piaget menyimpulkan bahwa daya pikir atau kekuatan mental anak yang berbeda usia akan berbeda pula secara kualitatif. Proses adaptasi mempunyai dua bentuk dan terjadi secara simultan, yaitu asimilasi dan akomodasi. Adaptasi akan terjadi jika telah terdapat keseimbangan di dalam struktur kognitif. Asimilasi adalah proses perubahan apa yang dipahami sesuai dengan struktur kognitif yang telah ada, sedangkan akomodasi adalah proses perubahan struktur kognitif sehingga dapat dipahami. Jadi apabila individu menerima informasi atau pengalaman baru maka informasi tersebut akan dimodifikasi sehingga cocok dengan struktur kognitif yang telah dipunyainya. Proses ini disebut asimilasi. Sebaliknya, apabila struktur kognitif yang sudah dimilikinya harus disesuaikan dengan informasi yang diterima, maka hal ini disebut akomodasi. Asimilasi dan akomodasi akan terjadi apabila seseorang mengalami konflik kognitif atau ketidakseimbangan antara apa yang telah diketahui dengan apa yang dilihat atau dialaminya sekarang. Contoh: Seorang anak sudah memahami prinsip-prinsip pengurangan. Ketika mempelajari prinsip pembagian, maka terjadi proses penginteggrasian antara prinsip pengurangan yang telah dikuasai dengan prinsip pembagian sebagai KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 23 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud infomasi baru. Inilah yang disebut proses asimilasi. Jika anak tersebut diberikan soal tentang pembagian, maka situasi ini disebut akomodasi. Artinya anak tersebut sudah dapat mengaplikasikan atau memakai prinsip-prinsip pembagian dalam situasi yang baru dan spesifik. Tugas guru dalam proses belajar mengajar adalah menyajikan materi yang harus dipelajari siswa sedemikian rupa sehingga menyebabkan adanya ketidak seimbangan kognitif pada diri siswa. Dengan demikian ia akan berusaha untuk mengadaptasi informasi baru ke struktur kognitif yang telah ada (Worell and Stilwell, 1981). Sebagaimana dijelaskan di atas, proses asmilasi dan akomodasi mempengaruhi struktur kognitif. Perubahan struktur kognitif merupakan fungsi dari pengalaman, dan kedewasaan anak terjadi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu. Menurut Piaget, proses belajar seseorang akan mengikuti pola dan tahap-tahap perkembangan sesuai dengan umurnya, dimana pola atau tahapan perkembangan ini bersifat hierarkis, artinya harus dilalui berdasarkan urutan tertentu dan seseorang tidak dapat belajar sesuatu yang berada diluar tahap kognitifnya. Tahap-tahap perkembangan Intelektual Piaget mengemukakan bahwa perubahan kognitif merupakan hasil proses perkembangan. Piaget dan kawan-kawannya menemukan bahwa : (1) kemampuan intelektual anak berkembang melalui tahap-tahap tertentu; (2) tahap-tahap ini terjadi dalam suatu urutan tertentu; (3) ada beberapa rentangan secara umum yang berkaitan dengan tahap-tahap ini, tetapi anak itu dapat dan sering bergerak melalui tahap-tahap ini pada umur yang berlainan; (4) perkembangan intelektual tidak sama untuk semua bidang keilmuan. Untuk keperluan dan konseptualisasi pertumbuhan kognitif atau perkembangan intelektual. Piaget membagi perkembangan ini kedalam empat periode, yaitu sebagai berikut: 24 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA a) Periode Sensori Motor (0-2,0 tahun) Pada periode ini tingkah laku anak bersifat motorik dan anak menggunakan sistem penginderaan untuk mengenal lingkungannya untuk mengenal objek. Pada waktu lahir anak hanya melakukan kegiatan-kegiatan refleks. Gunarsa (1982:153) merinci periode ini kedalam enam sub masa perkembangan, yaitu sebagai berikut: (1) aktifitas refleks atau modifikasi dari refleks-refleks: 0-1 bulan; (2) reaksi pengulangan pertama (koordinasi tangan dan mulut): 1-4 bulan; (3) reaksi pengulangan kedua (koordinasi tangan-mata): 4-10 bulan; (4) koordinasi reaksi-reaksi sekunder (pengkoordinasian dua skema): 0-12 bulan; (5) reaksi pengulangan ketiga (cara-cara baru melalui eksperimen yang dapat diikuti): 12-18 bulan; (6) permulaan berpikir (perkembangan internal, cara-cara baru melakukan kombinasi-kombinasi mental): 18-24 bulan. Perubahan utama pada sensori motor ini adalah perkembangan bergerak dari kegiatan refleks ke perlambangan. b) Periode Pra Operasional (2,0 – 7,0 tahun) Pada periode ini secara kualitatif, pemikiran anak merupakan kemajuan dari periode sensori motor. Pemikiran anak tidak lagi dibatasi oleh kejadian-kejadian perseptual dan motorik langsung. Pemikiran anak telah sungguh-sungguh simbolik dan urutan-urutan tingkah laku dapat dimunculkan dalam pikiran anak tidak terbatas pada kejadian-kejadian fisis dan nyata. Periode ini ditandai dengan perkembangan bahasa yang pesat (2-4 tahun), tingkah laku bersifat egosentrik dan non sosial (Gredler, 1992). Pada periode ini anak dapat melakukan sesuatu sebagai hasil meniru atau mengamati sesuatu model tingkah laku dan mampu melakukan simbolisasi. Perhatian pada dua dimensi belum dapat dilakukan anak. Hal ini oleh Piaget diistilahkan dengan konsentrasi/memusat. KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 25 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud c) Periode Operasi Kongkrit (7,0 -11,0 tahun) Pada periode ini, anak sudah mampu menggunakan operasi. Pemikiran anak tidak lagi didominasi oleh persepsi, sebab anak mampu memecahkan masalah kongkrit secara logis. Anak tidak lagi egosentris, ia dapat menerima pandangan orang lain dan bahasanya sudah komunikatif dan sosial. Pada periode ini, anak sudah dapat memecahkan masalah yang menyangkut konservasi dan kemampuan reversibility, mampu mengklasifikasi, tetapi belum dapat memecahkan masalah yang bersifat hipotetis. d) Periode Operasi Formal ( 11,0 - > 15 tahun ) Periode operasi formal merupakan tingkat puncak perkembangan struktur kognitif. Anak remaja berpikir logis untuk semua jenis masalah hipotetis, masalah verbal, dan ia dapat menggunakan penalaran ilmiah dan dapat menerima pandangan orang lain. Aspek-aspek yang Berhubungan dengan Perkembangan Kognitif Piaget dalam Dahar (1989:156) mengemukakan ada empat aspek yang besar yang ada hubungannya dengan perkembangan kognitif. Keempat aspek tersebut, yaitu: (1) Pendewasaan; (2) Pengalaman fisik; (3) Interaksi sosial; dan (4) Ekuilibrasi. Pendewasaan merupakan pengembangan dari susunan syaraf, misalnya kemampuan mengepal dan menendang disebabkan oleh kematangan yang sudah dicapai oleh susunan syaraf dari individu. Anak harus mempunyai pengalaman dengan benda-benda dan stimulus-stimulus dalam lingkungan tempat ia bereaksi terhadap benda-benda itu. Akomodasi dan asimilasi tidak dapat berlangsung kalau tidak ada interaksi antara individu dengan lingkungannya. Anak tidak hanya harus mempunyai pengalaman berinteraksi, tetapi juga ia harus mengadakan aksi kepada lingkungannya. Interaksi sosial dalam pengertian disini adalah pertukaran ide (gagasan) antara individu dengan individu (teman sebaya, orangtua, guru, atau orang dewasa lainnya). Interaksi sosial ini penting dalam perkembangan konsep yang tidak mempunyai acuan fisik, misalnya konsep kejujuran sangat dipengaruhi oleh penerimaan orang lain. 26 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Keseimbangan pengaturan atau diri penyeimbangan (internal) yang dipandang bekerja untuk sebagai suatu menyelaraskan sistem peranan pendewasaan/kematangan, pengalaman fisik, dan interaksi sosial. Teori Jerome Bruner: Belajar Penemuan (Discovery Learning) Jerome Bruner (1915) adalah seorang ahli psikologi perkembangan dan ahli psikologi belajar kognitif. Menurut Bruner belajar adalah cara-cara bagaimana orang memilih, mempertahankan, dan mentransformasi informasi secara aktif. Bruner memusatkan perhatiannya pada masalah apa yang dilakukan manusia dengan informasi yang diterimanya, dan apa yang dilakukannya sesudah memperoleh infomasi untuk mencapai pemahaman yang memberikan kemampuan kepadanya. Bruner mengemukakan bahwa belajar melibatkan tiga proses yag berlangsung hampir bersamaan. Ketiga proses itu adalah: (1) memperoleh informasi baru, (2) transformasi informasi, dan (3) menguji relevansi dan ketepatan pengetahuan. Pandangannya terhadap belajar yang disebutnya sebagai konseptualisme instrumental itu, didasarkan pada dua prinsip, yaitu: (1) pengetahuan orang tentang alam didasarkan pada model-model tentang kenyataan yang dibangunnya, dan (2) model-model semacam itu mula-mula diadopsi dari kebudayaan seseorang, kemudian model-model itu diadaptasikan pada kegunaan bagi orang bersangkutan. Pematangan intelektual atau pertumbuhan kognitif seseorang ditunjukkan oleh bertambahnya ketidaktergantungan respons dari sifat stimulus. Pertumbuhan itu tergantung pada bagaimana seseorang menginternalisasi peristiwa-peristiwa menjadi suatu sistem simpan yang sesuai dengan lingkungan. Pertumbuhan itu menyangkut peningkatan kemampuan seseorang untuk mengemukakan pada dirinya sendiri atau pada orang lain tentang apa yang telah atau akan dilakukannya. J. Bruner mengemukakan teori belajar model instruksional kognitif yang sangat berpengaruh yang dikenal dengan nama belajar penemuan (discovery learning), yaitu belajar melalui pengalaman sendiri, berusaha untuk mencari pemecahan masalah serta pengetahuan yang menyertainya, menghasilkan pengetahuan yang benar-benar bermakna. Siswa hendaknya berpartisipasi aktif dengan KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 27 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud konsep-konsep dan prinsip-prinsip, mereka dianjurkan memperoleh pengalaman dan melakukan eksperimen-eksperimen yang memungkinkan mereka menemukan konsep/prinsip sendiri. Menurut Bruner perkembangan kognitif seseorang terjadi melalui tiga tahap yang ditentukan oleh caranya melihat lingkungan, yaitu : (1) tahap enaktif, seseorang melakukan aktivitas-aktivitas dalam upayanya untuk memahami lingkungan sekitarnya. Artinya dalam memahami dunia sekitarnya anak menggunakan pengetahuan motorik, misalnya melalui gigitan, sentuhan, pegangan dan sebagainya; (2) tahap ikonik, seseorang memahami objek-objek atau dunianya melalui gambar-gambar dan visualisasi verbal. Artinya anak belajar melalui bentuk perumpamaan dan perbandingan (komparasi); (3) tahap simbolik, seseorang telah mampu memiliki ide-ide atau gagasangagasan abstrak yanng sangat dipengaruhi oleh kemampuannya dalam berbahasa dan logika. Dalam memahami dunia sekitarnya anak belajar melalui simbol-simbol bahasa, logika, matematika, dan sebagainya. Menurut Bruner, perkembangan kognitif seseorang dapat ditingkatkan dengan cara menyusun materi pelajaran dan menyajikannya sesuai dengan tahap perkembangan orang tersebut. Penataan materi dari umum ke rinci dikemukakan dalam model kurikulum spiral, merupakan bentuk penyesuaian antara materi yang dipelajari dengan tahap perkembangan kognitif orang yang belajar. Dengan kata lain perkembangan kognitif seseorang dapat ditingkatkan dengan jalan mengatur bahan yang akan dipelajari dan menyajikannya sesuai dengan tingkat perkembangannya. Beberapa keunggulan belajar penemuan (Discovery Learning) : (1) pengetahuan yang diperoleh akan bertahan lama dan lebih mudah diingat; (2) hasil belajar mempunyai efek transfer yang lebih baik, dengan kata lain konsep dan prinsip yang diperoleh lebih mudah diterapkan pada situasisituasi baru; (3) meningkatkan penalaran siswa dan kemampuan untuk berpikir secara bebas, melatih keterampilan-keterampilan kognitif siswa utuk menemukan dan memecahkan masalah tanpa pertolongan orang lain. 28 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Bagaimana cara menerapkan belajar penemuan di kelas sehingga diperoleh hasil yang maksimal, tentu tidak lepas dari peranan guru. Jika kita mengajarkan sains berarti kita ingin membuat anak kita berpikir secara sistematis, berperan serta dalam proses perolehan pengetahuan. Peranan guru dalam belajar penemuan adalah sebagai berikut: (1) Merencanakan pelajaran sedemikian rupa sehingga pelajaran itu terpusat pada masalah-masalah yang tepat untuk diselidiki oleh siswa. (2) Menyajikan materi pelajaran yang diperlukan sebagai dasar bagi para siswa untuk memecahkan masalah. (3) Cara penyajian disesuaikan dengan taraf perkembagan kognitif siswa. (4) Bila siswa memecahlan masalahnya di laboratorium atau secara teoritis, hendaknya guru berperan sebagai pembimbing. (5) Penilaian hasil belajar penemuan meliputi pemahaman tentang prinsipprinsip dasar mengenai suatu bidang studi, dan kemampuan siswa untuk menerapkan prinsip-prinsip dasar itu pada situasi baru. Teori David Ausubel: Belajar Bermakna David Ausubel adalah seorang ahli psikologi pendidikan. Menurut Ausubel, belajar dapat diklasifikasikan ke dalam dua dimensi, yaitu: Dimensi pertama berhubungan dengan cara informasi atau materi pelajaran disajikan pada siswa, melalui penerimaan atau penemuan. Dimensi kedua menyangkut cara bagaimana siswa dapat mengaitkan informasi itu pada struktur kognitif yang telah ada. Struktur kognitif yang dimaksud adalah fakta-fakta, konsep-konsep dan generalisasi-generalisasi yang telah dipelajari dan diingat oleh siswa (Dahar,1989:110). Pada tingkat pertama dalam belajar, informasi dapat dikomunikasikan pada siswa baik dalam bentuk belajar penerimaan yang menyajikan informasi itu dalam bentuk final, maupun dengan bentuk belajar penemuan yang mengharuskan siswa untuk menemukan sendiri sebagian atau seluruh materi yang akan diajarkan. Pada tingkat kedua, siswa menghubungkan atau mengaitkan informasi itu pada pengetahuan (berupa konsep atau lainnya) yang telah dimiliki sebelumya, dalam KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 29 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud hal ini terjadi belajar bermakna. Akan tetapi siswa juga dapat mencoba-coba menghafalkan informasi baru itu, tanpa menghubungkannya pada konsepkonsep yang telah ada dalam struktur kognitifnya, dalam hal ini terjadi belajar hafalan. Pada saat guru menjelaskan materi, dapat terjadi dua dimensi, pertama dapat terjadi belajar bermakna, yaitu apabila siswa menghubungkan atau mengaitkan informasi yang diterima dengan konsep-konsep yang telah ada/ yang telah dimiliki sebelumnya. Dapat pula hanya penerimaan informasi saja tanpa mengaitkan dengan konsep-konsep yang telah ada atau yang dikenal dengan belajar hafalan. Walaupun demikian, belajar hafalan dapat pula menjadi bermakna yaitu dengan cara menjelaskan hubungan antara konsep-konsep. Untuk lebih jelasnya dapat diperhatikan bagan dibawah ini : BELAJAR BERMAKNA Menjelaskan hubungan antar konsep Pengajaran audio-tutorial yang baik Penelitian ilmiah Sebagian besar penelitian rutin atau produksi intelektual Penyajian melalui ceramah atau buku pelajaran Kegiatandi Laboratorium Sekolah BELAJAR HAPALAN Daftar Perkalian BELAJAR PENERIMAAN Menerapkan rumus-rumus untuk memecahkan masalah BELAJAR PENEMUAN TERPIMPIN Pemecahan dengan coba-coba BELAJAR PENEMUAN MANDIRI Gambar 3. Kontinum belajar hafalan bermakna, belajar penerimaan dan penemuan (Novak,1980) 30 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Sepanjang garis mendatar, dari kiri ke kanan terdapat berkurangnya belajar penerimaan, dan bertambahnya belajar penemuan, sedangkan sepanjang garis vertikal dari bawah ke atas terjadi berkurangnya belajar hafalan dan bertambahnya belajar bermakna. Inti dari teori Ausubel tentang belajar adalah belajar bermakna yang merupakan suatu proses mengaitkan informasi baru pada konsep-konsep relevan yang terdapat dalam struktur kognitif seseorang. Pada seorang anak, pembentukan konsep merupakan proses utama untuk membentuk konsep-konsep. Telah kita ketahui, bahwa pembentukan konsep adalah semacam belajar penemuan yang menyangkut baik pembentukan hipotesis dan pengujian hipotesis maupun pembentukan generalisasi dari hal-hal yang khusus. Pada saat usia masuk sekolah tiba, pada umumnya anak telah mempunyai kerangka konsep-konsep yang mengijinkan terjadinya belajar bermakna. Bila dalam struktur kognitif seseorang tidak terdapat konsep-konsep relevan, maka informasi baru dipelajari secara hafalan, dan bila tidak dilakukan usaha untuk mengasimilasikan pengetahuan baru pada konsep-konsep relevan yang sudah ada dalam struktur kognitif, akan terjadi belajar hafalan. Proses Belajar Bermakna Pada A B C a b c gambar di samping, informasi baru a, b, c, dikaitkan pada konsep yang relevan dalam struktur kognitif (subsumer) A, B, C. Subsumer A lebih banyak mengalami diferensiasi lebih banyak daripada subsumer B Gambar 4. Subsumer A, B, C atau C (Novak, 1977 dalam Dahar,1989: 113) Selama belajar bermakna berlangsung, informasi baru a, b, b, terkait pada konsep-konsep dalam struktur kognitif (subsumer) A, B, C. Untuk menekankan pada fenomena pengaitan itu Ausubel mengemukakan istilah subsumer. Subsumer memegang peranan dalam proses perolehan informasi baru. Dalam KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 31 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud belajar bermakna subsumer mempunyai peranan interaktif, memperlancar gerakan informasi yang relevan melalui penghalang-penghalang perseptual dan menyediakan suatu kaitan antara informasi yang baru diterima dengan pengetahuan yang sudah dimiliki sebelumnya. Proses interaktif antara materi yang baru dipelajari dengan subsumer-subsumer inilah yang menjadi inti teori belajar asimilasi Ausubel. Proses ini disebut proses subsumsi. Selama belajar bermakna, subsumer mengalami modifikasi dan terdiferensiasi lebih lanjut. Diferensiasi subsumer-subsumer diakibatkan oleh asimilasi pengetahuan baru selama belajar bermakna berlangsung. Informasi yang dipelajari secara bermakna biasanya lebih lama diingat dari pada informasi yang dipelajari secara hafalan. Menurut Ausubel dan juga Novak (1977), ada tiga kebaikan belajar bermakna, yaitu: (1) Informasi yang dipelajari secara bermakna lebih lama dapat diingat. (2) Informasi yang tersubsumsi berakibatkan peningkatan diferensiasi dari subsumer-subsumer, jadi memudahkan proses belajar berikutnya untuk materi pelajaran yang mirip. (3) Informasi yang dilupakan sesudah subsumsi obliteratif (subsumsi yang telah rusak), meninggalkan efek residual pada subsumer, sehingga mempermudah belajar hal-hal yang mirip walaupun telah terjadi lupa. Pengembangan konsep berlangsung paling baik bila unsur-unsur yang paling umum, paling inklusif dari suatu konsep diperkenalkan terlebih dahulu, dan kemudian baru diberikan hal-hal yang lebih rinci dan khusus dari konsep tersebut. Dengan perkataan lain model belajar menurut Ausubel umumnya berlangsung dari umum ke khusus. Ausubel berkeyakinan bahwa belajar merupakan proses deduktif. Dalam strategi mengajar deduktif, guru mengajarkan konsep-konsep yang paling inklusif dahulu, kemudian konsep-konsep yang kurang inklusif dan seterusnya. Proses penyusunan konsep semacam ini disebut diferensial progresif atau konsep-konsep disusun secara hierarki, hal ini diterjemahkan oleh Novak sebagai peta konsep. 32 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Gagasan/pandangan belajar dari Ausubel yang menekankan pada belajar terjadi melalui penerimaan memberikan konsekuensi pada cara/metode penyajian dalam mengajar. Ausubel memberikan sebutan pada cara penyajian itu dengan pengajaran expository. Pada pengajaran expository terdapat 4 ciri utama, yaitu: (1) Interaksi guru-siswa, walaupun guru lebih dominan dalam meyajikan materi, ide-ide/gagasan awal siswa harus menjadi bahan pertimbangan utama dalam pembahasan selanjutnya dalam setiap pengajaran. (2) Buatlah contoh-contoh untuk setiap konsep, walaupun penekanan belajar pada belajar bermakna secara verbal, pemberian contoh-contoh seperti dalam gambar dan diagram sangatlah diperlukan. (3) Penyajian bentuk deduktif. Dalam penyajian materi hendaknya diperkenalkan terlebih dahulu konsep-konsep umum dan inklusif, baru kemudian contoh-contoh yang lebih khusus. (4) Penyajian secara hierarkis. Penyajian bentuk ini menekankan penyajian materi secara hierarkis, misalnya sebelum menguraikan materi secara rinci, terlebih dahulu kita uraikan materi secara keseluruhan, sehingga siswa mampu menangkap struktur atau kedudukan sesuatu pada batang tubuh materi yang sedang dibahasnya. Untuk menerapkan ciri-ciri pembelajaran seperti disarankan oleh Ausubel, strategi penyajian materi haruslah berbentuk Advance Organizer (pengaturan awal). Advance Organizer akan berfungsi sebagai suatu Cognitive Bridge (jembatan pengetahuan) yang akan menguatkan struktur kognitif siswa yang dapat menjadikan informasi-informasi baru dapat dengan mudah diasimilasikan. Advance Organizer akan mengarahkan siswa ke materi yang akan dipelajari dan menolong mereka untuk mengingat kembali informasi yang berhubungan, yang dapat digunakan membantu menanamkan pengetahuan baru. Variabel-variabel yang mempengaruhi belajar bermakna Faktor-faktor utama yang mempengaruhi belajar bermakna ialah: (1) struktur kognitif yang ada, (2) stabilitas dan kejelasan pengetahuan dalam suatu bidang studi tertentu dan (3) pada waktu tertentu. KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 33 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Sifat-sifat struktur kognitif menentukan validitas dan kejelasan arti-arti yang timbul waktu informasi itu masuk ke dalam struktur kognitif itu, jika struktur kognitif itu stabil, jelas dan diatur dengan baik, maka akan timbul arti-arti yang jelas, sahih atau tidak meragukan dan cenderung akan bertahan. Tetapi sebaliknya, jika struktur kognitif itu tidak stabil, meragukan dan tidak teratur, maka struktur kognitif itu cenderung menghambat belajar. Prasyarat-prasyarat dari belajar bermakna adalah sebagai berikut: (1) Materi yang akan dipelajari harus bermakna secara potensial. (2) Anak yang akan belajar harus bertujuan untuk melakukan belajar bermakna, mempunyai kesiapan dan niat untuk belajar bermakna. Kebermaknaan materi pelajaran secara potensial tergantung pada dua faktor, yaitu: (1) Materi harus memiliki kebermaknaan logis yaitu materi yang konsisten, ajeg dan substantif yaitu dapat dinyatakan dalam berbagai cara, tanpa mengubah arti, (2) Gagasan-gagasan yang relevan harus terdapat dalam struktur kognitif siswa. Teori Gagne Teori belajar yang dikemukakan oleh Robert M. Gagne (1985) merupakan perpaduan antara konsep behaviorisme dan kognitivisme, yang berpangkal pada teori proses informasi. Menurut Gagne, cara berpikir seseorang tergantung pada: (1) keterampilan apa yang telah dipunyainya, (2) keterampilan serta hirearki apa yang diperlukan untuk mempelajari suatu tugas. Selanjutnya Gagne berpendapat bahwa di dalam proses belajar terdapat dua fenomena, yaitu: (1) keterampilan intelektual yang meningkat sejalan dengan meningkatnya umur serta latihan yang diperoleh individu, dan (2) belajar akan lebih cepat apabila strategi kognitif dapat dipakai dalam memecahkan masalah secara lebih efisien. Gagne (1985), menyebutkan adanya lima macam hasil belajar yaitu: Keterampilan intelektual, Strategi kognitif, Informasi verbal, Keterampilan motorik dan Sikap. 34 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA (1) Keterampilan Intelektual Keterampilan Inteektual atau pengetahuan prosedural yang mencakupbelajar diskriminasi, konsep, prinsip, dan pemecahan masalah, yang kesemuanya diperoleh melalui materi yang disajikan di sekolah. Menurut Gagne (1985), terdapat hierarki keterampilan intelektual yang berbeda. Setiap keterampilan pada hierarki tersebut merupakan prasyarat yang harus dikuasai siswa untuk mempelajari keterampilan-keterampilan berikutnya. Keterampilan intelektual sederhana ke kompleks tertera pada Tabel 1. Tabel 1. Jenis Keterampilan dan Deskripsinya Jenis Keterampilan 1. Belajar diskriminasi Deskripsi Siswa merespon perbedaan dan persamaan dari objek. Misalnya bentuk, warna, ukuran dari objek tersebut. 2. Belajar konsep Siswa mengidentifikasi objek atau peristiwa sebagai a. Konsep konkrit suatu anggota dari kelompok suatu objek, misalnya suatu objek berbentuk bulat, contohnya uang logam, ban mobil. Kemudian siswa dapat menunjukkan dua atau lebih dari anggota objek yang berbentuk bulat. b. Konsep terdefinisi Konsep ini dapat dipebelajari siswa melalui aturan, contohnya siswa belajar konsep basa. Bila ia menetesi kertas lakmus merah dengan zat bersifat basa itu, dan ia melihat perubahan pada kertas lakmus merah yang berubah menjadi biru. 3. Belajar aturan Siswa dapat merespon pada suatu kelompok situasi dengan sejumlah penampilan yang menggambarkan suatu hubungan, contohnya siswa menghitung massa rumus senyawa yang dihitung dengan menjumlahkan massa atom relatif dari atom-atom yang menyusun molekul senyawa itu. Belajar aturan Siswa mengkombinasikan aturan-aturan yang tingkat tinggi menjadi sub ordinat untuk memecahkan masalah. (2) Strategi kognitif Strategi Kognitif, yaitu kemampuan untuk memecahkan masalah-masalah baru dengan jalan mengatur proses internal masing-masing individu dalam memperhatikan, belajar, mengingat dan berpikir. Sebagai contoh apabila siswa menggunakan metode kata kunci untuk mengingat arti dari istilah-istilah dalam biologi, maka siswa akan menggunakan strategi kognitif untuk pengkodean informasi tersebut. KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 35 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Kondisi belajar yang harus diperhatikan ketika proses belajar adalah sebagai berikut. - Siswa harus memiliki beberapa materi atau masalah untuk dapat bekerja sehingga dapat dilatihkan. - Siswa harus mendapat kejelasan dari deskripsi strategi yang memungkinkan dipilih. - Siswa harus berlatih strategi kognitif dalam berbagai situasi dan dengan permasalahan baru. (3) Informasi verbal Informasi verbal, yaitu kemampuan untuk mendeskripsikan sesuatu dengan kata-kata dengan jalan mengatur informasi-informasi yang relevan. Kondisi internal yang harus diperhatikan guru adalah bahwa siswa harus memiliki suatu kumpulan pengetahuan yang terorganisasi (struktur kognitif) dan strategi-strategi untuk memroses (encoding) informasi baru. Sedangkan kondisi eksternal yang harus diperhatikan guru antara lain adalah tujuan belajar informasi verbal harus jelas dan materi baru harus disajikan secara bermakna, sehingga siswa dapat memrosesnya. (4) Informasi verbal Keterampilan motorik, yaitu kemampuan untuk melaksanakan dan mengkoordinasikan gerakan-gerakan yang berhubungan dengan otot. Dalam keterampilan motorik, terdapat dua komponen, yaitu komponen pertama adalah aturan yang menggambarkan bagaimana membuat gerakan, sedangkan komponen kedua adalah memperagakan gerakan itu sendiri, misalnya menggunakan mikroskop. Kondisi belajar yang harus diperhatikan guru, adalah: - memberikan arahan, seringkali dalam bentuk verbal, penjelasan urutan dari langkah-langkah suatu kegiatan/gerakan. - memberikan umpan balik yang segera terhadap penampilan yang tepat yang telah diperagakan siswa. - memberikan latihan sesering mungkin untuk menanggulangi gerakan. 36 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA (5) Sikap Sikap, yaitu suatu kemampuan internal yang mempengaruhi tingkah laku seseorang, dan didasari oleh emosi, kepercayaan-kepercayaan serta faktor intelektual. Belajar menurut Gagne tidak merupakan sesuatu yang terjadi secara alamiah, tetapi hanya akan terjadi dengan adanya kondisi tertentu, yaitu kondisi internal dan kondisi eksternal. Kondisi internal, antara lain yang menyangkut kesiapan siswa dan apa yang telah dipelajari sebelumnya (prerekuisit), sedangkan kondisi eksternal merupakan situasi belajar dan penyajian stimulus yang secara sengaja diatur oleh guru dengan tujuan memperlancar proses belajar. Tiap-tiap jenis hasil belajar tersebut di atas memerlukan kondisi-kondisi tertentu yang perlu diatur dan dikontrol. Perbandingan teori belajar Piaget, Bruner, Ausubel tertera pada tabel 2. Tabel 2. Perbandingan Teori Belajar Piaget, Bruner, Ausubel PIAGET Proses belajar terjadi menurut pola tahaptahap perkembangan tertentu sesuai umur pebelajar BRUNER AUSUBEL Proses belajar terjadi Proses belajar terjadi lebih ditentukan oleh bila pebelajar mampu cara kita mengatur mengasimilasikan materi pelajaran, dan pengetahuan yang dia bukan ditentukan oleh miliki dengan umur pebelajar pengatahuan yang baru Proses belajar terjadi Proses belajar terjadi melalui tahap-tahap melalui tahap-tahap Enaktif (aktivitas Memperhatikan pebelajar untuk stimulus yang diberikan memahami lingkungan) Proses belajar terjadi melalui tahap-tahap Asimilasi (proses penyesuaian pengetauan baru dengan struktur kognitif pebelajar) Akomodasi (proses penyesuaian struktur kognitif pebelajar dengan pengetahuan baru) Equilibrasi (proses penyeimbangan mental setelah ter-jadi proses asimilasi/akomodasi) Ionik (pebelajar melihat Memahami makna dunia melalui gambarstimulus gambar dan visualisasi verbal) Simbolik (pebelajar memahami gagasangaga-san abstrak Menyimpan dan menggunakan informasi yang sudah dipahami 3) Teori Konstruktivisme. Menurut pandangan konstruktivisme pengetahuan yang dimiliki oleh setiap individu adalah hasil konstruksi secara aktif dari individu itu sendiri. Individu tidak KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 37 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud sekedar mengimitasi dan membentuk bayangan dari apa yang diamati atau diajarkan guru, tetapi secara aktif individu itu menyeleksi, menyaring, memberi arti dan menguji kebenaran atas informasi yang diterimanya (Indrawati, 2000: 34). Pengetahuan yang dikonstruksi individu merupakan hasil interpretasi yang bersangkutan terhadap peristiwa atau informasi yang diterimanya. Para pendukung kontruktivisme berpendapat bahwa pengertian yang dibangun setiap individu siswa) dapat berbeda dari apa yang diajarkan guru (Bodner, 1987 dalam Indrawati, 2000: 34). Lain halnya dengan Paul Suparno (1997: 6) mengemukakan bahwa menurut konstruktivis, belajar itu merupakan proses aktif pembelajar mengkonstruksi arti (teks, dialog, pengalaman fisis, dan lain-lain). Belajar juga merupakan proses mengasimilasi dan menghubungkan pengalaman atau bahan yang dipelajari dengan pengertian yang sudah dipunyai seseorang sehingga pengertiannya dikembangkan (Indrawati, 2000: 34). Beberapa ciri proses belajar konstruktivisme: (1) Belajar berarti membentuk makna. (2) Konstruksi artinya adalah proses yang terus menerus. (3) Belajar bukanlah kegiatan mengumpulkan fakta melainkan lebih dari itu, yaitu pengembangan pemikiran dengan membuat pengertian baru. (4) Proses belajar yang sebenarnya terjadi pada waktu skema seseorang dalam keraguan yang merangsang pemikiran lebih lanjut. Situasi ketidakseimbangan adalah situasi yang baik untuk memacu belajar. (5) Hasil belajar dipengaruhi oleh pengalaman pembelajar dengan dunia fisik lingkungannya. (6) Hasil belajar seseorang tergantung pada apa yang telah diketahui si pembelajar (konsep, tujuan, motivasi) yang mempengaruhi interaksi dengan bahan yang pelajari (Paul Suparno, 1997: 61) dalam Indrawati, 2000: 34-35) Dengan memahami pandangan konstruktivisme, maka karakteristik iklim pembelajaran yang sesuai adalah : - Siswa tidak dipandang sebagai sesuatu yang pasif, melainkan individu yang memiliki tujuan serta dapat merespon situasi pembelajaran berdasarkan konsepsi awal yang dimilikinya. 38 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA - Guru hendaknya melibatkan proses aktif dalam pembelajaran yang memungkinkan siswa mengkonstruksi pengetahuannya. - Pengetahuan bukanlah sesuatu yang datang dari luar, melainkan melalui seleksi secara personal dan sosial. Iklim pembelajaran di atas menuntut para guru untuk: (1) Mengetahui dan mempertimbangkan pengetahuan awal siswa (apersepsi), (2) Melibatkan siswa dalam kegiatan aktif (student center), (3) Memperhatikan interaksi sosial dengan melibatkan siswa dalam diskusi kelas maupun kelompok. D. Aktivitas Pembelajaran Untuk lebih memahami tentang hakikat IPA dan pendidikan IPA serta teori-teori belajar, Anda dapat membaca berbagai artikel, handout atau sumber bacaan ang lebih lengkap . Setelah itu kerjakan kegiatan berikut sesuai lembar kegiatan yang tersedia. Lembar Kegiatan 1. Hakikat IPA dan Pendidikan IPA Diskusikan dalam kelompok perbedaan antara prinsip. konsep, teori dan hukum, carilah contoh prinsip. konsep, teori dan hukum di dalam pembelajaran kimia baik di kelas X, XII atau XII. Anda dapat mencari dari buku pelajaran, atau sumber lainnya. Catat hasinya pada kolom berikut ini Materi Kimia Prinsip Kelas X ................... Teori ................... Konsep Hukum ........................ Hukum Dalton Kelas XI ................... ................... ........................ ...................... Kelas XII ................... ................... ........................ ...................... KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 39 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Lembar Kegiatan 2. Teori-Teori Belajar Tujuan Kegiatan: Melalui diskusi kelompok peserta mampu mendeskripsikan jenis-jenis teori belajar sesuai dengan pembelajaran IPA. Langkah Kegiatan: 1. Pelajari handout tentang teori belajar, RPP dan buku kimia. 2. Isilah lembar kerja yang tersedia sesuai intruksi kerjanya. 3. Identifikasi langkah pembelajaran yang tertera pada RPP Kimia. 4. Isilah format kajian materi pada modul seperti contoh. 5. Setelah selesai, presentasikan hasil diskusi kelompok Anda! 6. Perbaiki hasil kerja kelompok Anda jika ada masukan dari kelompok lain! Format Kajian No Nama Teori Uraian Contoh Konsep Belajar Singkat Kimia Penjelasan 1 2 3 40 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA E. Latihan/Kasus/Tugas Carilah informasi tentang teori konstruktivisme dalam pembelajaran. 1. Identifikasi contoh prinsip, konsep, fakta dan hukum pada materi subyek kimia SMA. Jelaskan masing-masing . 2. Buatlah deskripsi teori konstruktivisme dalam pembelajaran kimia, berikan contohnya. F. Rangkuman Pembelajaran diartikan sebagai proses belajar mengajar. Dalam konteks pembelajaran terdapat dua komponen penting, yaitu guru dan siswa yang saling berinteraksi. Sains adalah sekumpulan pengetahuan kealaman (konsep, prinsip, hukum, teori) dimana suatu pengetahuan dengan pengetahuan lainnya memiliki hubungan sebab akibat yang tumbuh sebagai hasil eksperimen dan observasi yang dapat dilakukan melalui metode tertentu yang dapat diuji kebenarannya dengan kondisi dan syarat-syarat batas yang sama bila dilakukan di tempat lain oleh orang lain yang ingin mengujinya. Belajar sebagai salah satu bentuk aktivitas manusia telah dipelajari oleh para ahli sejak lama. Berbagai upaya untuk menjelaskan prinsip-prinsip belajar telah melahirkan teori belajar. Ada tiga kategori utama atau kerangka filosofis mengenai teori-teori belajar, yaitu: teori belajar behaviorisme, teori belajar kognitivisme, dan teori belajar konstruktivisme. Teori belajar behaviorisme hanya berfokus pada aspek objektif diamati pembelajaran. Teori kognitif melihat perilaku untuk menjelaskan pembelajaran berbasis otak. Sedangkan teori konstruktivisme atau pandangan konstruktivisme, belajar sebagai sebuah proses dimana pelajar aktif membangun atau membangun ide-ide baru atau konsep. G. Umpan Balik Dan Tindak Lanjut Setelah menyelesaikan soal latihan ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kunci / rambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 80%, silakan Anda terus mempelajari Kegiatan Pembelajaran KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B 41 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud berikutnya, namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80%, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan Pembelajaran ini. 42 KEGIATAN PEMBELAJARAN: TEORI BELAJAR DAN IMPLEMENTASINYA DALAM PEMBELAJARAN IPA KELOMPOK KOMPETENSI B KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS RAMBU-RAMBU No 1. Untuk menghasilkan tugas menentukan contoh prinsip. konsep, teori dan hukum pada pembelajaran kimia, pelajari uraian materi pada modul dan buku kimia dan pelajari juga rubrik berikut. NILAI PERINGKAT Amat Baik 90 < AB ≤ 100 (AB) Rubrik KRITERIA 1. Memuat contoh prinsip kimia di kelas X, XI, XII yang benar 2. Memuat contoh teori kimia di kelas X, XI, XII yang benar 3. Memuat contoh konsep kimia di kelas X, XI, XII yang benar 4. Memuat contoh hukum kimia di kelas X, XI, XII yang benar Baik (B) 80 < B ≤ 90 Cukup (C) 70 < C ≤ 80 Kurang (K) ≤ 70 Ada 3 aspek sesuai dengan kriteria, 1 aspek kurang sesuai Ada 2 aspek sesuai dengan kriteria, 2 aspek kurang sesuai Ada 1 aspek sesuai dengan kriteria, 3 aspek kurang sesuai No 2. Untuk menghasilkan tugas mendeskripsikan jenis-jenis teori belajar sesuai dengan pembelajaran IPA pelajari uraian materi pada modul, RPP dan buku kimia dan pelajari juga rubrik berikut. NILAI PERINGKAT Amat Baik 90 < AB ≤ 100 (AB) Baik (B) 80 < B ≤ 90 Cukup (C) 70 < C ≤ 80 Kurang (K) ≤ 70 Rubrik KRITERIA 1. Memuat tiga macam teori belajar 2. Uraian teori belajar diuraikan dengan singkat dan benar 3. Contoh konsep kimia sesai dengan teori belajar 4. Penjelasan keterkaitan contoh dengan teori Ada 3 aspek sesuai dengan kriteria, 1 aspek kurang sesuai Ada 2 aspek sesuai dengan kriteria, 2 aspek kurang sesuai Ada 1 aspek sesuai dengan kriteria, 3 aspek kurang sesuai KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS KELOMPOK KOMPETENSI B 43 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 44 KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS KELOMPOK KOMPETENSI B EVALUASI 1. Hakekat ilmu kimia merupakan salah satu topik pada mata pelajaran kimia di SMA/MA. Pernyataan yang tepat tentang ilmu kimia adalah ilmu yang …. A. mempelajari segala sesuatu tentang zat yang meliputi sifat, perubahan, dinamika dan energetika zat yang melibatkan keterampilan dan penalaran. B. mempelajari segala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika dan energetika zat penalaran. C. mempelajari segala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika dan energetika zat yang melibatkan keterampilan dan penalaran. D. mempelajari segala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat, perubahan, dinamika dan energetika zat yang melibatkan keterampilan dan sikap ilmiah. 2. IPA diperlukan dalam kehidupan sehari-hari untuk memenuhi kebutuhan manusia melalui pemecahan masalah-masalah yang dapat diidentifikasikan. Pada hakikatnya IPA terdiri dari tiga komponen, yaitu .... A. sikap ilmiah, proses ilmiah, dan produk ilmiah B. inkuiri ilmiah, proses ilmiah, dan produk ilmiah C. inkuiri ilmiah, sikap ilmiah, dan produk ilmiah D. sikap ilmiah, proses ilmiah dan fakta ilmiah 3. Laju reaksi dalam kimia, dapat dikategorikan sebagai .... A. konsep B. prinsip C. teori D. hukum 4. Dalam kimia dikemukakan pernyataan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Pernyataan ini merupakan .... A. konsep B. prinsip EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 45 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud C. teori D. hukum 5. Penyajian materi pada pembelajaran konstruktivisme biasanya diawali dengan mengetahui .... A. prasyarat pengetahuan siswa B. pekerjaan rumah siswa C. konsepsi awal siswa D. hasil diskusi siswa 6. Salah satu teori belajar yang dirujuk saat ini adalah teori konstruktivisme. Prinsip pembelajaran konstrukivisme, siswa …. A. membangun pemahaman oleh diri sendiri dari pengalaman-pengalaman baru berdasarkan pada pengalaman sebelumnya B. bekerjasama dengan orang lain untuk mengembangkan kemampuan berkomunikasi dan kerja sama C. belajar bertanggungjawab melalui kegiatan eksplorasi dan sosialisasi D. bekerjasama dengan orang lain untuk menciptakan pembelajaran adalah lebih baik dibandingkan dengan belajar sendiri. 7. Dalam teori belajar menurut Piaget ada suaru proses yaitu proses penyesuaian struktur kognitif pebelajar dengan pengetahuan baru. Nama proses tersebut adalah.... A. Enaktif B. Asimilasi C. Akomodasi D. Equilibrasi 8. Periode Operasi Kongkrit tedapat pada anak pada rentang usia.... A. 11,0 - > 15 tahun B. 7,0 -11,0 tahun C. 2,0 – 7,0 tahun D. 0 – 2,0 tahun 48 46 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA 9. Banyak definisi belajar yang dikemukakan pada pakar pendididikan, salah satunya adalah proses belajar akan terjadi jika mengikuti tahap-tahap asimilasi, akomodasi dan ekuilibrasi (penyeimbangan antara proses asimilasi dan akomodasi). Teori tersebut adalah pendapat … A. Gagne B. Piaget C. Ausuble D. Bandura 10. Berikut ini iklim pembelajaran yang sesuai dengan pandangan konstruktivisme kecuali … A. Siswa dipandang sebagai individu yang memiliki tujuan serta dapat merespon situasi pembelajaran berdasarkan konsepsi awal yang dimilikinya. B. Guru hendaknya melibatkan proses aktif dalam pembelajaran yang memungkinkan siswa mengkonstruksi pengetahuannya. C. Pengetahuan bukanlah sesuatu yang datang dari luar, melainkan melalui seleksi secara personal dan sosial. D. tidak perlu interaksi sosial dengan melibatkan siswa dalam diskusi kelas maupun kelompok EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 47 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 48 48 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B PENUTUP Modul Pedagogik Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia Kelompok Kompetensi B yang berjudul Teori Belajar dan Implementasinya pada Pembelajaran IPA disiapkan untuk guru pada kegiatan diklat baik secara mandiri maupun tatap muka di lembaga pelatihan atau di MGMP. Materi modul disusun sesuai dengan kompetensi pedagogik yang harus dicapai guru pada Kelompok Kompetensi B. Guru dapat belajar dan melakukan kegiatan diklat ini sesuai dengan ramburambu/instruksi yang tertera pada modul baik berupa diskusi materi, mengidentifikasi konsep kimia yang sesuai dengan teori belajar tertentu dan latihan dsb. Modul ini juga mengarahkan dan membimbing peserta diklat dan para widyaiswara/fasilitator untuk menciptakan proses kolaborasi belajar dan berlatih dalam pelaksanaan diklat. Untuk pencapaian kompetensi pada Kelompok Kompetensi B ini, guru diharapkan secara aktif menggali informasi, memecahkan masalah dan berlatih soal-soal evaluasi yang tersedia pada modul. Isi modul ini masih dalam penyempurnaan, masukan-masukan atau perbaikan terhadap isi modul sangat kami harapkan. PENUTUP KELOMPOK KOMPETENSI B 49 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 50 PENUTUP KELOMPOK KOMPETENSI B DAFTAR PUSTAKA Friedl, Alfred E., 1986, Teaching Science to Children: An Integrated Approach, New York: Random House Joyce and Weil, 1986, Models of Teaching, Second Edition, New Jersey: Prentice Hall, Inc. -------------, 1992, Models of Teaching, Fourt Edition, Boston: Allyb and Bacon. Kemdiknas. 2007. Permendikas No. 16 tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru. Jakarta: Kementerian Pendidikan Nasional Kemdikbud. 2014. Permendikbud No. 59 Tahun 2014 tentang Kurikulum 2013 Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Jakarta: Puskurbuk Poppy K. Devi. 2015. Modul Pelatihan Implementasi Kurikulum 2013. Mata Pelajaran Kimia tahun 2015. Pusbangprodik, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Tim Pengembang. 2013. Modul Implementasi Kurikulum 2013 Mata Pelajaran Kimia. Jakarta. Pusbangprodik DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B C 51 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 52 DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B GLOSARIUM IPA : pengetahuan yang telah mengalami pengujian kebenarannya melalui metode ilmiah, dengan ciri objektif, metodik, sistematik, universal, dan tentatif Kompetensi : Dasar kemampuan dan muatan pembelajaran untuk suatu mata pelajaran pada Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah yang mengacu pada Kompetensi Inti. Kompetensi Inti : Merupakan tingkat kemampuan untuk mencapai Standar Kompetensi Lulusan yang harus dimiliki seorang peserta didik SMA/MA pada setiap tingkat kelas. Kurikulum : seperangkat rencana dan pengaturan mengenai tujuan, isi, dan bahan pelajaran serta cara yang digunakan sebagai pedoman penyelenggaraan kegiatan pembelajaran untuk mencapai tujuan pendidikan tertentu Pembelajaran : proses interaksi antarpeserta didik, antara peserta didik dengan tenaga pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar Peserta didik: : anggota masyarakat yang berusaha mengembangkan potensi diri melalui proses pembelajaran yang tersedia pada jalur, jenjang, dan jenis pendidikan tertentu. Prinsip : suatu pernyataan fundamental atau kebenaran umum maupun individual yang dijadikan oleh seseorang /kelompok sebagai sebuah pedoman untuk berpikir atau bertindak Science Literacy : memahami IPA (sains) dan mengaplikasikannya bagi kebutuhan masyarakat GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B 53 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 54 GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARA PELAJARAN RAN KIMIA RA SEKOLAH S EKOLAH M MENENGAH ENENGA ATAS (SMA) KELOMPOK KOMPETENSI B IKATAN KIMIA, STOIKIOMETRI 2, REDOKS 2, DAN pH Penulis : Dra. Rella Turella, M.Pd, dkk Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARAN KIMIA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) KELOMPOK KOMPETENSI B IKATAN KIMIA, STOIKIOMETRI 2, REDOKS 2 DAN pH Penulis: Dra. Rella Turella, M.Pd, dkk Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 11 MODUL GURU PEMBELAJAR MATA PELAJARAN KIMIA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) KELOMPOK KOMPETENSI B IKATAN KIMIA, STOIKIOMETRI 2, REDOKS 2, DAN pH Penanggung Jawab Dr. Sediono Abdullah Penyusun Dra. Rella Turella, M.Pd, 082118662595 , email: [email protected] Yayu Sri Rahayu, S.Si, M.Pkim., 082115756436, email: [email protected] Sumarni Setiasih, S.Si, M.Pkim., 081320436021 , email: [email protected] Penyunting Dr. Indrawati, M.Pd Penelaah Dr. Sri Mulyani, M.Si. Dr. I Nyoman Marsih, M.Si. Dr. Suharti, M.Si. Dra. Lubna, M.Si Angga Yudha, S.Si Penata Letak Retzy Noer Azizah, S.Si, M.Pd Copyright © 2016 Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA), Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan KATA SAMBUTAN Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogik dan profesional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru paska UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (dalam jaringan), dan campuran (daring kombinasi) tatap muka dengan dalam jaringan. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggung jawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. KATA SAMBUTAN iii PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya. Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Sumarna Surapranata, Ph.D NIP. 195908011985032001 iv KATA SAMBUTAN KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan ke Hadirat Allah SWT atas selesainya Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran IPA SMP, Fisika SMA, Kimia SMA dan Biologi SMA. Modul ini merupakan model bahan belajar (Learning Material) yang dapat digunakan guru untuk belajar lebih mandiri dan aktif. Modul Guru Pembelajar disusun dalam rangka fasilitasi program peningkatan kompetensi guru pasca UKG yang telah diselenggarakan oleh Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan. Materi modul dikembangkan berdasarkan Standar Kompetensi Guru sesuai Peraturan Menteri Pendidikan Nasional nomor 16 Tahun 2007 tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru yang dijabarkan menjadi Indikator Pencapaian Kompetensi Guru. Modul Guru Pembelajar untuk masing-masing mata pelajaran dijabarkan ke dalam 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Materi pada masing-masing modul kelompok kompetensi berisi materi kompetensi pedagogik dan kompetensi profesional guru mata pelajaran, uraian materi, tugas, dan kegiatan pembelajaran, serta diakhiri dengan evaluasi dan uji diri untuk mengetahui ketuntasan belajar. Bahan pengayaan dan pendalaman materi dimasukkan pada beberapa modul untuk mengakomodasi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kegunaan dan aplikasinya dalam pembelajaran maupun kehidupan sehari hari. Modul ini telah ditelaah dan direvisi oleh tim, baik internal maupun eksternal (praktisi, pakar, dan para pengguna). Namun demikian, kami masih berharap kepada para penelaah dan pengguna untuk selalu memberikan masukan dan penyempurnaan sesuai kebutuhan dan perkembangan ilmu pengetahuan teknologi terkini. KATA PENGANTAR v PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Besar harapan kami kiranya kritik, saran, dan masukan untuk lebih menyempurnakan isi materi serta sistematika modul dapat disampaikan ke PPPPTK IPA untuk perbaikan edisi yang akan datang. Masukan-masukan dapat dikirimkan melalui email para penyusun modul atau email [email protected]. Akhirnya kami menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada para pengarah dari jajaran Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan, Manajemen, Widyaiswara, dan Staf PPPPTK IPA, Dosen, Guru, Kepala Sekolah serta Pengawas Sekolah yang telah berpartisipasi dalam penyelesaian modul ini. Semoga peran serta dan kontribusi Bapak dan Ibu semuanya dapat memberikan nilai tambah dan manfaat dalam peningkatan Kompetensi Guru IPA di Indonesia. Bandung, April Bandung, April 2016 2016 Kepala PPPPTK PPPPTK IPA, IPA, Kepala Dr. Sediono, Sediono, M.Si. M.Si. Dr. NIP. 195909021983031002 vi KATA PENGANTAR LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA DAFTAR ISI Hal KATA SAMBUTAN iii KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR ix PENDAHULUAN 1 A. LATAR BELAKANG 1 B. TUJUAN 2 C. PETA KOMPETENSI 2 D. RUANG LINGKUP 3 E. CARA PENGGUNAAN MODUL 3 KEGIATAN PEMBELAJARAN I. II. III. IKATAN KIMIA 7 A. TUJUAN 7 B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 8 C. URAIAN MATERI 8 D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN 23 E. LATIHAN/KASUS/TUGAS 27 F. RANGKUMAN 27 G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT 28 STOIKIOMETRI 2 29 A. TUJUAN 30 B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 30 C. URAIAN MATERI 30 D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN 46 E. LATIHAN/KASUS/TUGAS 48 F. RANGKUMAN 50 G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT 50 REDOKS 2 51 A. TUJUAN 51 B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 51 C. URAIAN MATERI 52 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL z KELOMPOK KOMPETENSI B vii PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud IV. D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN 66 E. LATIHAN/KASUS/TUGAS 77 F. RANGKUMAN 81 G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT 81 PH LARUTAN 83 A. TUJUAN 83 B. INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 84 C. URAIAN MATERI 84 D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN 107 E. LATIHAN/KASUS/TUGAS 111 F. RANGKUMAN 113 G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT 113 KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS 115 EVALUASI 117 PENUTUP 125 DAFTAR PUSTAKA 127 GLOSARIUM 133 DAFTAR TABEL Hal viii Tabel 1.1 Perbedaan utama antara senyawa ion dengan senyawa kovalen 19 Tabel 1.2 Perbandingan sifat-sifat fisis logam dengan non logam 21 Tabel 2.1 Volum beberapa gas untuk setiap 1 mol gas 35 Tabel 3.1 Daftar Potensial Reduksi pada 25 °C Standar 60 Tabel 4.1 Kw pada beberapa suhu 85 Tabel 4.2 Konstanta ionisasi beberapa asam lemah 87 Tabel 4.3 pH beberapa bahan yang ada dalam kehidupan sehari-hari 89 Tabel 4.4 Hubungan [H3O+] atau [H+], pH, [OH-], dan pOH 92 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Kimia SMA Tabel 4.5 Komponen Indikator Universal 97 Tabel 4.6 Contoh indikator alam dan perubahan warnanya 99 Tabel 4.7 Harga pKind beberapa indikator 100 Tabel 4.8 Trayek pH beberapa indikator 101 Table 4.9 Perubahan Warna Indikator dan Trayek pH 101 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1.1 Pembentukan ikatan ion pada NaCl 10 Gambar 1.2 Pembentukan ikatan kovalen pada H2 11 Gambar 1.3 Ikatan kovalen koordinasi pada ion hidronium 11 Gambar 1.4 Ikatan kovalen koordinasi pada ion ammonium 12 Gambar 1.5 Ikatan ion dan kovalen pada natrium asetat 12 Gambar 1.6 Ikatan kovalen nonpolar pada Br2 serta ikatan kovalen polar pada HCl, dan CO 13 Gambar 1.7 Struktur Lewis CH4, NH3, H2O, dan CO2 14 Gambar 1.8 Struktur Logam menurut Teori “Lautan Elektron” 20 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 3.1 Satu mol dari beberapa unsur berlawanan arah jarum jam dari kiri bawah: Tembaga, besi belerang, merkuri dan karbon Interkonversi massa zat, jumlah mol, dan jumlah partikel Hubungan antar massa (dalam gram) suatu unsur dan jumlah mol unsur tersebut, serta antara jumlah mol suatu unsur dan jumlah atom unsur tersebut Interkonversi massa zat, jumlah mol, dan jumlah partikel dan volume molar Percobaan reaksi redoks 31 34 36 52 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL z 31 KELOMPOK KOMPETENSI B ix PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Gambar 3.2 Gambar 3.3 x (a) Sel Galvani Jembatan garam (tabung U terbalik) berisi larutan Na2SO4 berfungsi sebagai medium penghantar listrik di antara kedua larutan. Arus elektron mengalir keluar dari elektroda Zn (anoda) menuju elektroda Cu (katoda), (b) keadaan anoda Zn dan Katoda Cu setelah terjadi reaksi. Sel Galvani. Jembatan garam (tabung U terbalik) yang berisi larutan KCl sebagai media penghantar antara dua larutan. Ujung pada tabung U ditutup kapas untuk mencegah larutan KCl mengalir ke dalam wadah ketika anion dan kation bergerak. Elektron mengalir dari elektroda Zn (anoda) ke elektroda Cu (katoda) 54 55 Gambar 3.4 Sel volta berdasarkan persamaan reaksi (1) 57 Gambar 3.5 Mengukur potensial standar elektroda Zn2+/Zn (a) dan Cu2+/Cu (b) 58 Gambar 3.6 Meramalkan apakah suatu reaksi redoks berlangsung spontan atau tidak spontan. 64 Gambar 3.7 Korosi Besi. A) tampilan dekat dari permukaan besi. Korosi biasanya terjadi pada permukaan yang tidak teratur. B) Sebuah gambaran skematis dari area kecil permukaan, menunjukkan langkah-langkah dalam proses korosi. 65 Gambar 4.1 Pengukuran pH bahan kimia dirumah berupa asam lemah dengan indikator universal 83 Gambar 4.2 pH minuman ringan diukur dengan pH meter modern 88 Gambar 4.3 Macam-macan pH meter digital 91 Gambar 4.4 Lakmus merah dan biru 94 Gambar 4.5 Perubahan struktur molekul fenolftalein 96 Gambar 4.6 Perubahan warna indikator fenolftalein 97 Gambar 4.7 Kertas indikator universal 98 Gambar 4.8 Larutan Indikator Universal 98 Gambar 4.9 Contoh bahan alam yang dapat dijadikan indikator 99 Gambar 4.10 Pengujian indikator alam 99 DAFTAR ISI, DAFTAR GAMBAR, DAFTAR TABEL KELOMPOK KOMPETENSI B PENDAHULUAN A. Latar Belakang Guru merupakan tenaga profesional yang bertugas merencanakan dan melaksanakan proses pembelajaran, menilai hasil pembelajaran, melakukan pembimbingan dan pelatihan. Untuk melaksanakan tugas tersebut, guru dituntut mempunyai empat kompetensi yang mumpuni, yaitu kompetensi pedagogik, profesional, sosial dan kepribadian. Agar kompetensi guru tetap terjaga dan meningkat. Guru mempunyai kewajiban untuk selalu memperbaharui dan meningkatkan kompetensinya melalui kegiatan pengembangan keprofesian berkelanjutan sebagai esensi pembelajar seumur hidup. Untuk bahan belajar (learning material) guru, dikembangkan modul yang menuntut guru belajar lebih mandiri dan aktif. Modul Guru Pembelajar yang berjudul “Ikatan Kimia, Stoikiometri 2, Redoks 2, dan pH” merupakan modul untuk kompetensi profesional guru pada kelompok kompetensi B. Materi pada modul dikembangkan berdasarkan kompetensi profesional guru pada Permendiknas nomor 16 tahun 2007. Setiap materi bahasan dikemas dalam kegiatan pembelajaran yang memuat tujuan, indikator pencapaian kompetensi, uraian materi, aktivitas pembelajaran, latihan/tugas, rangkuman, umpan balik dan tindak lanjut. Pada modul B ini, pada bagian pendahuluan diinformasikan tujuan secara umum yang harus dicapai oleh guru pembelajar setelah mengikuti pembelajaran. Peta kompetensi yang harus dikuasai guru pada modul B, ruang lingkup, dan saran penggunaan modul. Setelah guru mempelajari modul ini diakhiri dengan evaluasi untuk pengujian diri. PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B 1 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud B. Tujuan Setelah guru belajar dengan modul ini diharapkan: Memahami materi kompetensi profesional meliputi Ikatan Kimia, Stoikiometri 2, Redoks 2, dan pH. C. Peta Kompetensi Kompetensi inti yang diharapkan setelah guru belajar dengan modul ini adalah menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata pelajaran yang diampu. Kompetensi Guru Mata Pelajaran dan Indikator Pencapaian Kompetensi yang diharapkan tercapai melalui belajar dengan modul ini adalah: Tabel 1. Kompetensi Guru Mapel dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Guru Mapel 20.1 memahami konsepkonsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel. 20.1 memahami konsepkonsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel. 20.1 memahami konsepkonsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel. 2 PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B Indikator Pencapaian Kompetensi 20.1.1 menjelaskan proses pembentukan ikatan ion dan ikatan kovalen. 20.1.2 menentukan senyawa yang memiliki ikatan ion, kovalen dan kovalen koordinasi. 20.1.3 mengidentifikasi hubungan ikatan kimia dengan sifat fisik senyawa. 20.1.4 menjelaskan ikatan logam serta interaksi antar partikel. 20.1.1 menentukan kadar unsur dalam suatu senyawa 20.1.2 menentukan massa zat atau volum gas menggunakan konsep massa molar dan volume molar gas 20.1.3 menentukan rumus molekul dan rumus empiris suatu senyawa 20.1.4 menentukan rumus senyawa anhidrat yang dihasilkan suatu proses pemanasan 20.1.5 menghitung kadar zat (persentase massa, persentase volume, bagian per juta atau part per million, molaritas, molalitas, fraksi mol). 20.1.6 menjelaskan konsep sel volta 20.1.7 mendeskripsikan diagram sel volta 20.1.8 menjelaskan reaksi redoks pada sel volta 20.1.9 mengurutkan unsur-unsur pada deret volta 20.1.10 menentukan potensial sel volta berdasarkan data potensial reduksi standar 20.1.11 mengidentifikasi faktor-faktor penyebab korosi LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 20.1 memahami konsepkonsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel. 20.1.12 menuliskan reaksi redoks dalam proses korosi. 20.1.13 menerapkan harga kw, ka dan kb pada perhitungan konsentrasi larutan asam basa 20.1.14 menentukan jenis larutan sesuai dengan data harga pH beberapa larutan 20.1.15 menghtung pH larutan asam dan basa D. Ruang Lingkup Ruang lingkup materi pada Modul ini disusun dalam empat bagian, yaitu bagian Pendahuluan, Kegiatan Pembelajaran, Evaluasi dan Penutup. Bagian pendahuluan berisi paparan tentang latar belakang modul B, tujuan belajar, kompetensi guru yang diharapkan dicapai setelah pembelajaran, ruang lingkup dan saran penggunaan modul. Bagian kegiatan pembelajaran berisi Tujuan, Indikator Pencapaian Kompetensi, Uraian Materi, Aktivitas Pembelajaran, Latihan/Kasus/Tugas, Rangkuman, Umpan Balik dan Tindak Lanjut Bagian akhir terdiri dari Kunci Jawaban Latihan/Kasus/Tugas, Evaluasi dan Penutup. Rincian materi pada modul adalah sebagai berikut: 1. Ikatan Kimia 2. Stoikiometri 2 3. Redoks 2 4. pH PENDAHULUAN 1 KELOMPOK KOMPETENSI B 3 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud E. Cara Penggunaan Modul Cara penggunaan modul pada setiap Kegiatan Pembelajaran secara umum sesuai dengan skenario setiap penyajian pembelajaran. Langkah-langkah belajar secara umum adalah: Pendahuluan Mengkaji materi pada modul Melakukan aktivitas pembelajaran ( diskusi/ eksperimen/ latihan) Reviu Kegiatan Presentasi dan Konfirmasi Gambar 1. Langkah-langkah belajar Deskripsi Kegiatan 1. Pendahuluan Pada kegiatan pendahuluan fasilitator memberi kesempatan kepada peserta untuk mempelajari: a. latar belakang yang memuat gambaran materi pada modul; b. tujuan penyusunan modul mencakup tujuan semua kegiatan pembelajaran setiap materi pada modul; c. kompetensi atau indikator yang akan dicapai melalui modul; d. ruang lingkup materi kegiatan pembelajaran; e. langkah-langkah penggunaan modul. 2. Mengkaji materi pada modul Pada kegiatan ini, fasilitator memberi kesempatan kepada peserta untuk mempelajari materi pada modul yang diuraikan secara singkat sesuai dengan indikator pencapaian hasil belajar. Peserta dapat mempelajari materi secara individual atau kelompok. 3. Melakukan aktivitas pembelajaran Pada kegiatan ini peserta melakukan kegiatan pembelajaran sesuai dengan rambu-rambu / instruksi yang tertera pada modul baik berupa diskusi materi, 4 PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA melakukan eksperimen, latihan dan sebagainya. Pada kegiatan ini peserta secara aktif menggali informasi, mengumpulkan data dan mengolah data sampai membuat kesimpulan kegiatan. 4. Presentasi dan Konfirmasi Pada kegiatan ini peserta melakukan presentasi hasil kegiatan sedangkan fasilitator melakukan konfirmasi terhadap materi dibahas bersama. 5. Reviu Kegiatan Pada kegiatan ini peserta dan penyaji mereviu materi. PENDAHULUAN 1 KELOMPOK KOMPETENSI B 5 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 6 PENDAHULUAN KELOMPOK KOMPETENSI B KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA Senyawa-senyawa mempunyai sifat yang berbeda-beda, ada yang titik lelehnya tinggi, ada yang rendah, ada yang dapat menghantarkan listrik, dan tidak menghantarkan arus listrik. Hal ini disebabkan oleh perbedaan cara bergabung antara unsur-unsur pembentuknya, dapat melalui ikatan ion atau ikatan kovalen. Ikatan-ikatan tersebut dinamakan ikatan kimia. Materi ikatan kimia di SMA disajikan di kelas X dengan sub topik pembentukan ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi, sifat-sifat fisis senyawa ion, sifat-sifat fisis senyawa kovalen dan ikatan logam dengan Kompetensi Dasar (KD) 3.5. Membandingkan proses pembentukan ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi, dan ikatan logam serta interaksi antar partikel (atom, ion, molekul) materi dan hubungannya dengan sifat fisik materi dan KD 4.7. Mengolah dan menganalisis perbandingan proses pembentukan ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinasi, dan ikatan logam serta interaksi antar partikel (atom, ion, molekul) materi dan hubungannya dengan sifat fisik materi. Kompetensi Guru pada program guru pembelajar Modul B untuk materi ini adalah “20.1 Memahami konsep-konsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel”. N RP A. Tujuan Setelah belajar dengan modul ini diharapkan peserta dapat: 1. memahami konsep ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan kovalen koordinasi. 2. memahami hubungan ikatan kimia dengan sifat fisik senyawa melalui pengamatan. 3. menjelaskan proses pembentukan ikatan logam dan hubungannya dengan sifat fisis logam. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 7 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud B. Indikator Pencapaian Kompetensi Berikut ini adalah beberapa indikator pencapaian kompetensi yang akan diperoleh: 1. menjelaskan proses pembentukan ikatan ion dan ikatan kovalen. 2. menentukan senyawa yang memiliki ikatan ion, kovalen dan kovalen koordinasi. 3. menghubungkan ikatan kimia dengan sifat fisik senyawa. 4. menjelaskan ikatan logam dan sifat-sifatnya. C. Uraian Materi Pada umumnya atom tidak dalam keadaan bebas tetapi bergabung dengan atom lain membentuk Senyawa/Molekul. Atom-atom memiliki kecenderungan saling bereaksi untuk mencapai konfigurasi elektron stabil yang menyerupai konfigurasi elektron atom-atom gas mulia, yaitu 8 elektron pada kulit terluar. Kecenderungan inilah yang menyebabkan atom-atom berikatan satu dengan lainnya. Ikatan yang terjadi mengakibatkan terjadinya gaya tarik antar atom. Gaya tarik yang mengikat atom-atom disebut ikatan kimia. Pembentukan ikatan bergantung pada keadaan elektron valensi dari atom-atom yang berikatan untuk bergabung membentuk molekul. Pembentukan molekul dapat terjadi dengan cara transfer elektron atau pemakaian elektron secara bersama-sama pada kulit terluar. Jenis dan kekuatan ikatan yang terjadi sangat menentukan sifat molekul yang terbentuk. Senyawa/molekul ion terbentuk melalui ikatan ion, yaitu ikatan yang terjadi antara ion positif (atom yang melepaskan elektron) dan ion negatif (atom yang menerima elektron) sehingga senyawa ion yang terbentuk bersifat polar. Seorang ahli kimia dari Amerika serikat, yaitu Gilbert Newton Lewis (1875 – 1946) dan Albrecht Kosel dari Jerman (1853 – 1972) menerangkan tentang konsep ikatan kimia. Unsur-unsur gas mulia (golongan VIIA) sukar membentuk senyawa karena konfigurasi elektronnya memiliki susunan elektron yang stabil. Setiap unsur berusaha memiliki konfigurasi elektron seperti yang dimiliki oleh unsur gas mulia, yaitu dengan cara melepaskan elektron atau menangkap elektron. Jika suatu unsur melepaskan elektron, artinya unsur itu melepaskan elektron pada unsur lain. Sebaliknya, jika unsur itu menangkap elektron, artinya 8 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA menerima elektron dari unsur lain. Jadi susunan yang stabil tercapai jika berikatan dengan atom unsur lain. Kecenderungan atom-atom unsur untuk memiliki delapan elektron di kulit terluar disebut kaidah oktet. 1. Jenis ikatan kimia: Ikatan kimia terbentuk karena unsur-unsur cenderung membentuk struktur elektron stabil. Ikatan kimia digolongkan menjadi dua jenis, yaitu: a. Ikatan Antar Atom 1) Ikatan Ion Ikatan ion terbentuk jika terjadi transfer elektron antar atom-atom yang berikatan. Atom yang kehilangan elektron menjadi ion positif. Atom yang mendapat elektron menjadi ion negatif. Muatan yang berlawanan ini menyebabkan ion-ion tersebut saling tarik menarik. Ikatan ion juga dikenal sebagai ikatan elektrovalen. Contohnya garam dapur atau natrium klorida (NaCl). NaCl tersusun atas ion natrium (Na+) yang sangat reaktif, dan ion klor (Cl-) yang saling tarik menarik secara elektrostatik. Bagaimana ion Na+ dan Cl- terbentuk? Untuk mencapai konfigurasi elektron stabil, atom natrium memberikan satu elektronnya kepada atom klor, sehingga atom natrium membentuk ion yang bermuatan positif, karena memiliki jumlah proton yang lebih banyak dibandingkan dengan elektronnya. Sebaliknya, atom klor menerima satu elektron untuk membentuk konfigurasi elektron yang stabil. Akibatnya, atom klor membentuk ion yang bermuatan negatif karena memiliki jumlah proton yang lebih sedikit dibandingkan dengan elektronnya. Jadi, masing-masing ion memiliki muatan yang berlawanan sehingga saling menarik satu sama lain membentuk suatu molekul natrium klorida. Gambar 1 Pembentukan ikatan ion pada NaCl (sumber: chemistry.org) KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 9 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Pembentukan NaCl dengan lambang Lewis Gambar 2. Susunan Ion dalam Kristal Natrium Klorida, NaCl Ikatan ion hanya dapat terbentuk apabila unsur-unsur yang berikatan mempunyai perbedaan daya tarik elektron (keeelektronegatifan) cukup besar. Perbedaan keelektronegatifan yang besar ini memungkinkan terjadinya serahterima elektron. Sifat-Sifat ikatan ionik adalah: (a) Bersifat polar sehingga larut dalam pelarut polar (b) Memiliki titik leleh yang tinggi (c) Baik larutan maupun lelehannya bersifat elektrolit 2) Ikatan Kovalen dan Jenis ikatan kovalen Gas-gas yang kita temukan di alam, seperti hidrogen, nitrogen, oksigen, berada dalam bentuk molekulnya: H2, N2, dan O2. Mengapa demikian? Sebagai atom tunggal, unsur-unsur ini sangat reaktif, sehingga membentuk molekul untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil. Contohnya adalah molekul hidrogen (H2). Atom H hanya mempunyai 1 e-, perlu tambahan 1 e- agar menjadi seperti He. Jika 2 atom H berdekatan, keduanya dapat menggunakan 2 e- yang ada secara bersama, sehingga masing-masing atom H menjadi seperti He. 2 etersebut menarik kedua atom H untuk berikatan menjadi molekul H2. Ikatan yang terbentuk adalah ikatan kovalen. Pada ikatan kovalen tidak terjadi transfer elektron, tetapi atom-atomnya menggunakan pasangan elektron valensinya bersama-sama. Ikatan kovalen biasanya digambarkan dengan titik-titik yang mewakili pasangan elektron yang digunakan bersama, atau dengan suatu garis. Ikatan kovalen yang terbentuk pada molekul hidrogen hanya melibatkan satu pasangan elektron atau dua buah elektron, sehingga disebut juga sebagai ikatan kovalen tunggal. Ikatan kovalen tunggal juga terjadi pada gas fluor dan gas klor. 10 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Gambar 3. Pembentukan ikatan kovalen pada H2 (sumber: mp-sma.blogspot.com) Ikatan kovalen pada oksigen dan nitrogen sedikit berbeda. Oksigen memiliki enam elektron pada kulit terluarnya sehingga memerlukan dua elektron tambahan untuk mencapai konfigurasi yang stabil. Dua atom oksigen akan menggunakan dua pasangan elektronnya bersama-sama untuk membentuk ikatan kovalen rangkap dua. Nitrogen memerlukan tiga elektron untuk mencapai konfigurasi elektron yang stabil. Dua atom nitrogen harus menggunakan tiga pasangan elektronnya besama-sama dan membentuk ikatan kovalen rangkap tiga. Ikatan kovalen juga terjadi antar unsur-unsur yang berbeda. Contohnya HCl dan air, (H2O). a) Ikatan Kovalen Koordinasi Pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan berasal dari salah satu pihak. Jika pasangan elektron yang digunakan bersama hanya berasal dari salah satu atom saja, maka ikatan yang terbentuk disebut ikatan kovalen koordinasi. Ion ammonium dan ion hidronium masing-masing mengandung satu ikatan kovalen koordinasi. Ion hidronium, H3O+ dibentuk dari molekul air yang mengikat ion hidrogen melalui reaksi: H2O + H+ H3O+. Struktur Lewisnya ditulis sebagai berikut. Gambar 4. Ikatan kovalen koordinasi pada ion hidronium Pada molekul H2O, atom oksigen mempunyai dua pasang elektron bebas. H+ tidak mempunyai elektron. Untuk membentuk ikatan digunakan salah satu KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 11 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud pasangan elektron bebas dari oksigen sehingga terbentuk ikatan kovalen koordinat. Ikatan ini bisa dituliskan sebagai berikut. Tanda panah () menunjukkan pasangan elektron ikatan kovalen koordinat berasal dari atom oksigen. Ion amonium, NH4+ dibentuk dari NH3 dan ion H+ melalui reaksi: NH3 + H+ NH4+. Struktur Lewisnya ditulis sebagai berikut Gambar 5. Ikatan kovalen koordinasi pada ion ammonium Pasangan elektron ikatan kovalen koordinat berasal dari atom nitrogen. Suatu senyawa dapat sekaligus mengandung ikatan ion dan/atau ikatan kovalen. Contoh: senyawa natrium asetat. Ikatan antara natrium dan ion asetat adalah ikatan ion, sedangkan ikatan yang terjadi antara karbon, hidrogen, dan oksigen dalam gugus asetat adalah ikatan kovalen. H O H H H O H Na+ Ket. Ikatan Kovalen Ikatan Ion Gambar 6. Ikatan ion dan kovalen pada natrium asetat (sumber: dokumentasi P4TK IPA) 12 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Ikatan kovalen terdiri atas ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen non polar. Berikut ini akan diuraikan mengenai kedua ikatan tersebut. b) Ikatan Kovalen Polar dan Nonpolar Suatu senyawa mempunyai jenis ikatan: ionik, kovalen polar, atau kovalen nonpolar, ditentukan oleh selisih harga keelektronegatifan antar unsur yang berikatan. Atom dengan keelektronegatifan yang sama atau hampir sama membentuk ikatan kovalen nonpolar. Molekul-molekul organik, ikatan C-C dan ikatan C-H adalah jenis ikatan nonpolar. Contoh lainnya adalah ikatan pada molekul Br2. Senyawa kovalen seperti HCl, CO, H2O CH3OH, atau H2C=O, salah satu atomnya mempunyai keelektronegatifan yang lebih besar daripada yang lainnya. Akibatnya, ikatan yang terbentuk memiliki distribusi rapat elektron yang tidak merata. Ikatan ini disebut ikatan kovalen polar. Gambar 7. Ikatan kovalen nonpolar pada Br2, serta ikatan kovalen polar pada HCl, dan CO (sumber: dokumentasi P4TK IPA) 2. Struktur Lewis dan Muatan Formal Keadaan elektron valensi suatu unsur dapat digambarkan dengan menggunakan notasi khusus yang disebut struktur Lewis. Struktur ini dikembangkan oleh G.N. Lewis. Struktur Lewis suatu unsur digambarkan sebagai simbol atomnya yang dikelilingi oleh sejumlah titik, lingkaran, atau tanda silang yang melambangkan elekron valensinya. Contohnya, hidrogen, dengan satu elektron valensi, digambarkan sebagai H. Pembentukan ikatan yang terjadi antar atom dapat lebih mudah dipahami dengan menggunakan struktur Lewisnya. Contoh struktur Lewis untuk beberapa senyawa disajikan di bawah ini. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 13 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Jika sepasang elektron yang digunakan bersama ditulis sebagai , maka CH4 NH3 H2O CO2 Gambar 8. Struktur Lewis CH4, NH3, H2O, dan CO2 (sumber: dokumentasi P4TK IPA) Tahap pertama yang harus dilakukan untuk menggambar struktur Lewis adalah menentukan atom-atom mana yang saling berikatan. Contohnya, pada CO2, kedua atom oksigen terikat pada atom karbon sebagai pusat molekulnya, sehingga strukturnya tidak mungkin berupa O-O-C. Sesungguhnya, satu-satunya cara yang pasti untuk menentukan bagaimana atom-atom ini berikatan adalah melalui percobaan. Pada senyawa biner sederhana dan ion-ion poliatom, seperti CO2 dan CO32-, atom pusat biasanya disebutkan pertama kali. Contohnya, karbon adalah atom pusat dalam CO2 dan CO32-; nitrogen adalah atom pusat dalam NH3, NO2, dan NO3-; sulfur adalah atom pusat dalam SO3 dan SO42-. Tetapi hal ini tidak berlaku untuk H2O dan H2S dan untuk molekul-molekul seperti HClO atau SCN. Perkiraan yang tepat memang tidak mungkin dibuat dengan cara ini. Setelah susunan atom dalam molekul diketahui, dapat dilanjutkan dengan menempatkan elektron-elektron valensinya. Hal ini dapat dilakukan dalam beberapa tahap berikut. 1. Hitung jumlah seluruh elektron valensi yang dimiliki oleh seluruh atom dalam molekul atau ion poliatom. Untuk ion poliatom yang bermuatan negatif, tambahkan elektron sesuai besar muatannya. Sebaliknya, untuk ion poliatom yang bermuatan positif, kurangi jumlah elektron sesuai besar muatannya. 2. Letakan sepasang elektron diantara dua atom yang berikatan. 3. Lengkapi konfigurasi oktet atom-atom (ingatlah bahwa kulit valensi atom hidrogen hanya dapat diisi dua elektron 14 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B ) LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Konfigurasi oktet atom Jika atom pusat masih belum memenuhi aturan oktet, bentuklah ikatan rangkap sehingga aturan ini dipenuhi oleh setiap atom yang berikatan. Contoh: Harus diperhatikan pula bahwa hal ini tidak berlaku untuk senyawa-senyawa yang menyimpang dari aturan oktet, seperti BCl3 dan BeCl2. Contoh: Struktur Lewis untuk formaldehida, CH2O, dapat digambarkan sebagai berikut. a. Tentukan atom-atom mana yang berikatan. Gambarkan kerangka struktur Lewisnya. Pada molekul ini, atom karbon adalah atom pusatnya. b. Kedua atom hidrogen masing- masing memiliki 1 elektron valensi, sedangkan karbon dan oksigen masing-masing memiliki 4 dan 6 elektron. Jadi jumlah keseluruhannya 12. c. Ada 3 ikatan tunggal yang telah digambarkan. Jadi, ada 3 pasang elektron yang digunakan untuk berikatan. Sisa elektron valensi yang belum digunakan adalah 12 - (3x2) = 6. d. Setiap hidrogen sudah lengkap dikelilingi oleh 2 elektron. Atom karbon hanya dikelilingi 6 elektron, padahal seharusnya 8. Oksigen hanya dikelilingi 2 elektron, padahal seharusnya 8. Delapan elektron tambahan diperlukan agar karbon dan oksigen dapat memenuhi aturan oktet. Sisa elektron valensi yang belum digunakan hanya 6. Dengan demikian, ikatan rangkap harus dimasukkan ke dalam struktur ini. Satu-satunya tempat dimana hal ini bisa KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 15 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud dilakukan adalah di antara karbon dan oksigen. Dengan ikatan rangkap ini, 2 dari 6 sisa elektron valensi tadi telah digunakan. Atom karbon sekarang sudah dikelilingi 8 elektron sesuai dengan aturan oktet. Oksigen sekarang memiliki 4 elektron, masih ada kekurangan sebanyak 4 elektron. Untuk mengisi kekurangan ini, digunakan 4 elektron valensi yang tersisa sehingga strukturnya menjadi: Kadang-kadang, ada dua struktur Lewis atau lebih yang dapat digambarkan untuk satu senyawa. Contohnya molekul H2SO4. Kita dapat menggambarkan struktur Lewis untuk senyawa ini sebagai berikut. (struktur I) (struktur II) Melalui percobaan, dapat ditentukan struktur mana yang lebih sesuai untuk H2SO4. Struktur I nampaknya sesuai karena telah mengikuti aturan oktet. Tetapi, hasil percobaan menunjukkan bahwa panjang ikatan antara sulfur dan oksigen yang tidak berikatan dengan hidrogen lebih pendek dibandingkan panjang ikatan yang seharusnya untuk suatu ikatan tunggal S-O. Ikatan rangkap dalam struktur II memiliki panjang ikatan S-O yang sesuai dengan hasil percobaan. Dengan demikian, struktur yang kedua ini adalah struktur yang lebih sesuai untuk H2SO4. Cara lain untuk menentukan struktur Lewis mana yang lebih sesuai adalah dengan menghitung muatan formalnya. Pada struktur I, sulfur membentuk empat ikatan tunggal dengan oksigen. Jika elekron-elektron dalam ikatan tersebut dibagi bersama oleh S dan O, maka masing-masing atom memiliki setengah dari pasangan elektron yang digunakan untuk berikatan, atau sebanyak satu elektron untuk setiap ikatan. Dengan perkataan lain, keempat ikatan ini menunjukkan 16 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA bahwa ada empat elektron dalam kulit valensi sulfur. Atom sulfur seharusnya memiliki enam elektron valensi. Hal ini berarti bahwa dalam struktur I, sulfur kekurangan dua elektron valensi, atau bermuatan 2+. Muatan ini dinamakan muatan formal. Secara umum, muatan formal suatu atom dalam suatu struktur Lewis dapat dihitung sesuai rumus: Jadi, untuk struktur Lewis pertama, Muatan formal sulfur = 6 - 4 - 0 = +2 Muatan formal hidrogen = 1- 1 - 0 = 0 Muatan formal oksigen yang tidak berikatan dengan hidrogen = 6 - 1 - 6 = -1 Muatan formal oksigen yang berikatan dengan hidrogen =6-2-4=0 Untuk struktur Lewis kedua, Muatan formal sulfur =6-6-0=0 Muatan formal hidrogen = 1- 1 - 0 = 0 Muatan formal oksigen yang tidak berikatan dengan hidrogen =6-2-4=0 Muatan formal oksigen yang juga berikatan dengan hidrogen =6-2-4=0 Perhatikan bahwa jumlah total muatan formal H2SO4 adalah nol sesuai dengan kenyataan bahwa molekul ini netral. Suatu ion poliatom, jumlah muatan formal atom-atomnya harus sama dengan muatan ionnya. Untuk menentukan struktur Lewis mana yang lebih sesuai, ada aturan yang dapat kita ikuti. Jika ada beberapa struktur Lewis yang mungkin, struktur yang muatan formal atomatomnya mendekati nol adalah struktur yang paling stabil dan lebih disukai. Pada struktur kedua, seluruh atomnya memiliki muatan formal nol. Dengan demikian, struktur inilah yang lebih disukai. 3. Sifat Fisis Senyawa Ion dan Senyawa Kovalen a. Titih Didih Air, H2O merupakan senyawa kovalen. Ikatan kovalen yang mengikat antara atom hidrogen dan atom oksigen dalam molekul air cukup kuat, sedangkan gaya yang mengikat antar molekul-molekul air cukup lemah. Keadaan inilah yang menyebabkan air yang cair itu mudah berubah menjadi uap air bila dipanasi KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 17 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud sampai sekitar 100o C, akan tetapi pada suhu ini ikatan kovalen yang ada di dalam molekul H2O tidak putus. Gambar 9. Dengan pemanasan sampai 100oC, molekul-molekul air dalam ketel diputus Garam dapur, NaCl adalah senyawa ionik yang meleleh pada suhu 801oC dan mendidih pada suhu 1517oC. NaCl mempunyai titik didih tinggi karena mengandung ikatan ion yang sangat kuat, sehingga untuk memutuskan ikatan tersebut dibutuhkan panas yang sangat besar. Hampir semua senyawa kovalen mempunyai titik didih yang rendah (rata-rata di bawah suhu 200oC), sedang senyawa ion mempunyai titik didih yang tinggi (ratarata di atas suhu 900oC). b. Kemudahan Menguap Banyak sekali berbagai bahan yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari merupakan senyawa kovalen seperti ditunjukkan pada gambar 8. Sebagian besar senyawa kovalen berupa cairan yang mudah menguap dan berupa gas. Molekul-molekul senyawa kovalen yang mudah menguap sering menghasilkan bau yang khas. Parfum dan bahan pemberi aroma merupakan senyawa kovalen. Hal ini tidak diperoleh pada sifat senyawa ionik. c. Daya hantar Listrik Senyawa ion dalam keadaan padatan tidak dapat menghantar arus listrik, tetapi bila padatan ionik dipanaskan sampai suhu tinggi sehingga diperoleh lelehannya maka dapat menghantar arus listrik. Larutan senyawa ionik yang dilarutkan ke dalam air juga dapat menghantar arus listrik. Pada keadaan lelehan atau larutan ion-ionnya dapat bebas bergerak. Senyawa kovalen pada berbagai wujud tidak dapat menghantar arus listrik. Hal ini disebabkan senyawa kovalen tidak mengandung ion-ion sehingga posisi molekulnya tidak berubah. 18 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA d. Kelarutan Banyak senyawa ion yang dapat melarut dalam air. Misalnya, natrium klorida banyak diperoleh dalam air laut. Kebanyakan senyawa kovalen tidak dapat melarut dalam air, tetapi mudah melarut dalam pelarut organik. Pelarut organik merupakan senyawa karbon, misalnya bensin, minyak tanah, alkohol, dan aseton. Senyawa ionik tidak dapat melarut dalam pelarut organik. Namun ada beberapa senyawa kovalen yang dapat melarut dalam air karena terjadi reaksi dengan air dan membentuk ion-ion. Misalnya, asam sulfat bila dilarutkan ke dalam air akan membentuk ion hidrogen dan ion sulfat. Perbedaan utama antara senyawa ion dengan senyawa kovalen disimpulkan pada Tabel 1 berikut. Tabel 1. Perbedaan utama antara senyawa ion dengan senyawa kovalen Sifat Titik Didih Ikatan Ion Titik Didih mempunyai titik leleh yang tinggi Sulit menguap Ikatan Kovalen mempunyai titik leleh yang rendah Kemudahan Mudah menguap dan menguap memberikan bau yang khas Daya Hantar Listrik Lelehan maupun Tidak menghantar listrik larutannya dalam air pada berbagai wujud dapat menghantar arus listrik Kelarutan dalam air Pada umumnya melarut Sulit larut dalam air dalam air Kelarutan dalam Tidak dapat melarut Dapat melarut pelarut organik 4. Ikatan Logam dan Sifat-sifatnya Elektron-elektron valensi logam tidak terikat erat (karena energi ionisasinya rendah), sehingga relatif bebas bergerak. Hal ini menjadikan logam bersifat sebagai penghantar panas dan listrik yang baik, dan juga mengkilat. Gambar 11 berikut mengilustrasikan suatu model logam dengan elektron-elektron membentuk suatu “lautan” muatan negatif. Gambar 11. Struktur Logam menurut Teori “Lautan Elektron KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 19 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Model lautan elektron ini sesuai dengan sifat-sifat logam, seperti: dapat ditempa menjadi lempengan tipis, ulet karena dapat direntang menjadi kawat, memiliki titik leleh dan kerapatan yang tinggi. Logam dapat dimampatkan dan direntangkan tanpa patah, karena atom-atom dalam struktur kristal harus berkedudukan sedemikian rupa sehingga atom-atom yang bergeser akan tetap pada kedudukan yang sama. Hal ini disebabkan mobilitas lautan elektron di antara ion-ion positif merupakan penyangga (Gambar 11). Keadaan yang demikian ini berbeda dengan kristal ionik. Dalam kristal ionik, misalnya NaCl, gaya pengikatnya adalah gaya tarik menarik antar ion-ion yang muatannya berlawanan dengan elektron valensi yang menempati kedudukan tertentu di sekitar inti atom. Bila kristal ionik ini ditekan, maka akan terjadi keretakan atau pecah. Hal ini disebabkan adanya pergeseran ion positif dan negatif sedemikian rupa sehingga ion positif berdekatan dengan ion positif dan ion negatif dengan ion negatif, keadaan yang demikian ini mengakibatkan terjadi tolak-menolak sehingga kristal ionik menjadi retak (gambar 12). Gambar 12. Adanya Tekanan terhadap kristal ionic Gambar 13. Struktur Logam yang ditempa 20 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Elektron yang bebas bergerak pada lautan elektron menyebabkan logam dapat menghantarkan listrik, sehingga logam banyak digunakan sebagai penghantar listrik dalam kabel. Seperti kawat tembaga digunakan sebagai penghantar listrik dalam kabel, besi digunakan untuk setrika sebagai penghantar panas, dan emas atau perak digunakan untuk perhiasan dalam bentuk yang indah. Perbandingan sifat-sifat fisis logam dengan non logam ditabulasikan berikut. Tabel 2. Perbandingan sifat-sifat fisis logam dengan non logam 1 2 3 4 5 6 7 LOGAM Padatan logam merupakan penghantar listrik yang baik. Mempunyai kilap logam Kuat dan keras (bila digunakan sebagai logam paduan atau alloy) Dapat dibengkokkan dan diulur. Penghantar panas yang baik Kebanyakan logam mempunyai kerapatan yang besar Kebanyakan logam mempunyai titik leleh dan titk didih yang tinggi. NON LOGAM 1 Padatan non-logam biasanya bukan penghantar listrik. 2 Tidak mengkilap. 3 Kebanyakan non-logam tidak kuat dan lunak 4 Biasanya rapuh dan patah bila dibengkokkan atau diulur. 5 Sukar menghantar panas 6 Kebanyakan logam kerapatannya rendah 7 Kebanyakan non-logam titik leleh dan titik didihnya rendah b. Ikatan Antar Molekul 1) Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen merupakan gaya tarik menarik antara atom H dengan atom lain yang mempunyai keelektronegatifan besar pada satu molekul dari senyawa yang sama. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang paling kuat dibandingkan dengan ikatan antar molekul lain, namun ikatan ini masih lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ikatan ion. Ikatan hidrogen ini terjadi pada ikatan antara atom H dengan atom N, O, dan F yang memiliki pasangan elektron bebas. Hidrogen dari molekul lain akan bereaksi dengan pasangan elektron bebas ini membentuk suatu ikatan hidrogen dengan besar ikatan bervariasi. Kekuatan ikatan hidrogen ini dipengaruhi oleh beda keelektronegatifan dari atom-atom penyusunnya. Semakin besar perbedaannya semakin besar pula ikatan hidrogen yang dibentuknya. Kekuatan ikatan hidrogen ini akan mempengaruhi titik didih dari senyawa tersebut. Semakin besar perbedaan keelektronegatifannya maka akan semakin besar titik didih dari senyawa tersebut. Namun, terdapat pengecualian untuk H2O KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 21 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud yang memiliki dua ikatan hidrogen tiap molekulnya. Akibatnya, titik didihnya paling besar dibanding senyawa dengan ikatan hidrogen lain, bahkan lebih tinggi dari HF yang memiliki beda keelektronegatifan terbesar. 2) Ikatan van der walls Gaya Van Der Walls dahulu dipakai untuk menunjukan semua jenis gaya tarik menarik antar molekul. Namun kini merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi molekul menjadi dipol seketika. Ikatan ini merupakan jenis ikatan antar molekul yang terlemah, namun sering dijumpai diantara semua zat kimia terutama gas. Pada saat tertentu, molekul-molekul dapat berada dalam fase dipol seketika ketika salah satu muatan negatif berada di sisi tertentu. Dalam keadaan dipol ini, molekul dapat menarik atau menolak elektron lain dan menyebabkan atom lain menjadi dipol. Gaya tarik menarik yang muncul sesaat ini merupakan gaya Van der Walls. D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN Lembar Kegiatan 1 KEPOLARAN SENYAWA 1. Tujuan : Menyelidiki kepolaran beberapa senyawa dalam larutan 2. Alat dan Bahan Alat : : - buret 1 buah klem dan statif masing – masing 1 buah penggaris (politena) 1 buah - larutan CCl 4 larutan aseton alkohol air murni Bahan: 3. Cara Kerja : a. Pasanglah buret pada statif b. Masukkan larutan CCl4 ke dalam buret sampai hampir penuh. c. Gosoklah penggaris pada kain atau meja sehingga terasa hangat. Untuk membuktikan bahwa penggaris sudah bermuatan atau belum, dekatkan pada potongan-potongan kertas kecil. Jika 22 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA potongan kertas kecil sudah tertarik pada penggaris, berarti penggaris sudah bermuatan listrik. d. Alirkan larutan CCl4 pada buret. Pada saat yang sama dekatkan penggaris yang bermuatan listrik pada aliran CCl4 tersebut. Amati apa yang terjadi. Catatlah pada buku data pengamatanmu. e. Ulangi percobaan 3 dan 4 dengan mengganti larutan CCl4 menggunakan larutan alkohol, aseton dan air. 4. Hasil Pengamatan : No Cairan Aliran zat cair 1 CCl4 2 Aseton 3 Alkohol 4 Air 5 HCl dibelokkan Tidak dibelokkan 5. Pertanyaan : a. Manakah di antara cairan tersebut termasuk senyawa polar. Jelaskan ! b. Mengapa senyawa-senyawa tersebut polar? c. Apakah CHCl3, CH4, O2 dan HCl bersifat polar? Jelaskan! Catatan : Buret harus bersih dan kering, maka hendaknya buret setelah dibersihkan 2 – 3 hari sebelum percobaan, sehingga buret dapat dibiarkan mengering pada standar. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 23 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Lembar Kegiatan 2 SENYAWA KOORDINASI 1. Pendahuluan Senyawa koordinasi atau biasa juga disebut senyawa kompleks, molekulmolekulnya tersusun dari gabungan dua atau lebih molekul yang sudah jenuh. Contoh senyawa koordinasi: [Ag(NH3)2]+, [Zn(NH3)4]2+ dan [Cu(NH3)4]2+. Senyawa koordinasi terbentuk karena adanya ikatan kovalen koordinasi. Molekul atau ion yang memberikan pasangan elektron disebut ligan, sedangkan ion-ion yang menerima pasangan elektron tersebut disebut atom pusat. Banyaknya ligan yang berikatan dengan atom pusat disebut bilangan oksidasi. Contoh : [Ag(NH3)2]+ Atom pusat : Ag+ Ligan : NH3 Bil. Koordinasi :2 2. Tujuan Pada percobaan ini Anda dapat mempelajari pembentukan beberapa senyawa koordinasi. 3. Alat dan Bahan Alat : Tabung reaksi Rak tabung Pipet tetes Gelas ukur 10 mL 24 Bahan : Lar. Perak nitrt 0,05 M Lar. Amonia 0,2 M Lar. Tembaga sulfat 0,05 M KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 4. Cara Kerja dan Pengamatan Cara Kerja 1 a. Masukkan 1 Pengamatan cm 3 larutan a. Warna larutan AgNO3 0,05 M ke dalam tabung reaksi. Teteskan b. ………………………..... b. Setelah ditetesi larutan NH4OH 5 tetes NH4OH 0,2 M tabung reaksi larutan ke dalam yang berisi terbentuk …………… warna ……………….. c. Penambahan NH4OH berlebih larutan AgNO3. 2 mengakibatkan ……………… Berikutnya teteskan lagi 10 c. d. Warna larutan tetes larutan NH4OH a. Masukkan cm 3 larutan e. Setelah ditetesi larutan NH4OH CuSO4 0,05 M ke dalam terbentuk tabung reaksi. …………………………….............. Teteskan b. 1 ……………………….. 5 tetes NH4OH 0,2 M tabung reaksi larutan ke dalam yang berisi ………………………………… NH4OH f. Penambahan berlebih mengakibatkan CuSO4 tersebut. ………………………................. Berikutnya teteskan 15 tetes c. larutan NH4OH 0,2 M. 3 a. Masukkan 1 cm3 larutan a. Warna larutan ……………………….. ZnSO4 0,05 M ke dalam tabung reaksi. b. Teteskan 5 tetes NH4OH 0,2 M tabung reaksi larutan ke dalam yang berisi CuSO4 tersebut. c. Berikutnya teteskan 15 tetes larutan NH4OH 0,2 M. b. Setelah ditetesi larutan NH4OH erbentuk terbentuk .…………….......... c. Penambahan NH4OH berlebih mengakibatkan ……………………… 4. Pertanyaan 1. Apakah yang disebut dengan ikatan kovalen koordinasi? 2. Tentukan nama atom pusat dan ligan serta beberapa bilangan koordinasi pada senyawa koordinasi di bawah ini! 3. [Ag(NH3)2]+ [Zn(NH3)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ [Ni(CN)4]2- [Cu(CN)4]3- KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 25 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 4. Hibridisasi apakah yang terjadi pada pembentukan senyawa koordinasi [Ag(NH3)2]+, [Zn(NH3)4]2+, dan [Cu(NH3)4]2+ ? 5. Tuliskan nama-nama senyawa koordinasi pada soal no. b! E. Latihan/Kasus/Tugas 1. Himpunan tiga senyawa berikut yang memiliki ikatan kovalen adalah … A. HCl, SCl2, BaCl2 B. HBr, BeCl2, LiI C. ICl3, SO2, OF2 D. H2SO4, BH3, PbSO4 2. Nomor atom unsur P, Q, R, dan S masing-masing 6, 9, 11, 18. Pasangan unsur-unsur diharapkan membentuk ikatan ion adalah … A. P dan Q B. R dan Q C. S dan R D. P dan S 3. Diantara senyawa berikut yang memiliki kepolaran paling besar adalah … A. CH3F B. CH3Cl C. CH3Br D. CH3I 4. Manakah dari ketiga senyawa berikut yang semuanya berikatan ionik? A. NaCl, NCl3, CCl4 B. CsBr, BaBr2, SrO C. Al2O3, CaO, SO2 D. CsF, BF3, NH3 F. Rangkuman 1. Untuk mencapai kestabilannya unsur-unsur akan berikatan. 2. Pada suatu senyawa unsur akan stabil bila memenuhi aturan oktet atau duplet. 3. Ikatan terdiri dari ikatan antar atom yang terdiri dari ikatan ion, kovalen, kovalen koordiasi, dan ikatan antar molekul yaitu ikatan hidrogen dan Gaya van der Waals. 26 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 4. Ikatan ion terjadi dengan cara serah terima elektron dari masing-masing atom yang berikatan. 5. Ikatan kovalen terjadi dengan cara menggunakan pasangan elektron secara bersama-sama oleh atom-atom yang berikatan. 3. Ikatan kovalen koordinasi terjadi bila pasangan elektron yang digunakan secara bersama berasal dari salah satu atom saja. 4. Kepolaran suatu senyawa tergantung pada besarnya perbedaan ke elektronegatifan unsur-unsur yang berikatan. 5. Ikatan logam adalah tarik-menarik dari kation di dalam lautan elektron yang bertindak sebagai perekat dan menggabungkan kation-kation. 6. Ikatan hidrogen adalah jenis ikatan khusus yaitu interaksi dipol-dipol antara hidrogen dalam ikatan polar, dengan atom elektronegatif seperti O, N dan F dari molekul lainnya Ikatan hidrogen menyebabkan titik didih senyawa tinggi. 7. Gaya van der Waals terdiri atas: gaya antardipol, yang terjadi dalam senyawa kovalen polar; dan gaya London yang terjadi dalam senyawa kovalen nonpolar. G. Umpan Balik Dan Tindak Lanjut Setelah menyelesaikan soal latihan ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kunci/rambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 85%, silakan Anda terus mempelajari Kegiatan Pembelajaran berikutnya, namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80%, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan Pembelajaran ini. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B 27 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 28 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: IKATAN KIMIA KELOMPOK KOMPETENSI B KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 Salah satu aspek penting dari reaksi kimia adalah hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri juga menyangkut perbandingan atom antar unsur-unsur dalam suatu rumus kimia, misalnya perbandingan atom H dan atom O dalam molekul H2O. Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain dinyatakan dalam hukum-hukum dasar kimia. Semua reaksi yang terjadi tergantung kepada jumlah zat yang terlibat di dalamnya, dengan stoikiometri dapat dihitung berapa banyak zat yang dibutuhkan dan juga dapat menghitung berapa banyak zat yang akan dihasilkan dari suatu reaksi. Untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia digunakan konsep stoikiometri yaitu antara lain: konsep massa atom relatif, massa molekul relatif, persamaan reaksi kimia, hukum dasar perhitungan kimia, massa reaktan, massa produk hasil reaksi kimia, rumus molekul dan rumus empiris serta konsep mol. Materi Stoikiometri pada Kurikulum 2013 disajikan di kelas X semester 2 dengan Kompetensi Dasar (KD) sebagai berikut: 3.11 Menerapkan konsep massa atom relatif dan massa molekul relatif, persamaan reaksi, hukum-hukum dasar kimia, dan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia. KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 29 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 4.11 Mengolah dan menganalisis data terkait massa atom relatif dan massa molekul relatif, persamaan reaksi, hukum-hukum dasar kimia, dan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia Kompetensi guru pada diklat PKB untuk materi ini adalah “Memahami konsep-konsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel” dengan sub kompetensi “Memahami hukum-hukum dasar kimia dan penerapannya dalam perhitungan kimia”. A. Tujuan Setelah belajar dengan modul ini diharapkan peserta diklat dapat memahami konsep mol, konsep massa molar, volume molar gas, rumus molekul, rumus empiris, rumus senyawa hidrat, kadar suatu zat serta dapat menyelesaikan perhitungan kimia dengan menggunakan konsep mol dan hukum dasar kimia. B. Indikator Ketercapaian Kompetensi Kompetensi yang diharapkan dicapai melalui diklat ini adalah: 1. menjelaskan pengertian mol sebagai satuan jumlah zat; 2. mengkonversikan jumlah mol dengan jumlah partikel, massa dan volume suatu zat; 3. menjelaskan konsep massa molar; 4. menjelaskan konsep volume molar gas; 5. menentukan massa zat atau volum gas menggunakan konsep massa molar dan volume molar gas; 6. menentukan rumus molekul dan rumus empiris suatu senyawa melalui data percobaan; 7. menentukan rumus senyawa hidrat berdasarkan data percobaan; 8. menghitung Kadar zat (persentase massa, persentase volume, bagian per Juta atau part per million, molaritas, molalitas, fraksi mol). C. Uraian Materi Pada modul B ini dibahas mengenai konsep mol, massa molar, volume molar gas, rumus empiris dan rumus molekul, senyawa hidrat, serta perhitungan kadar zat. 30 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA 1. Konsep Mol Dalam mempelajari ilmu kimia perlu diketahui suatu kuantitas yang berkaitan dengan jumlah atom, molekul, ion atau elektron dalam suatu cuplikan zat. Dalam satuan sistem internasional (SI), satuan dasar dari kuantitas ini disebut mol. Mol adalah jumlah zat suatu sistem yang mengandung sejumlah besaran elementer (atom, molekul dsb) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram tepat isotop karbon-12 (12C). Jumlah besaran elementer ini disebut tetapan Avogadro (dahulu disebut bilangan Avogadro) dengan lambang L (dahulu N). Dengan demikian, yang dimaksud satu mol suatu zat adalah banyaknya zat tersebut yang mengandung 6,022 x 1023 partikel, molekul, ion, atau gabungan partikel-partikel. Satu mol suatu zat dinyatakan dalam rumus kimia zat tersebut. Maka massa satu mol suatu zat adalah massa zat tersebut yang sesuai dengan Ar nya atau Mr nya dinyatakan dalam gram. a gram suatu senyawa X = 𝑎 𝐴𝑟 𝑋 mol n mol suatu unsur X, massanya = n x Ar (X) gram n mol suatu unsur X mengandung n x 6,022 X 1023 atom unsur X Gambar 2.1 Satu mol dari beberapa unsur berlawanan arah jarum jam dari kiri bawah: Tembaga, besi belerang, meekuri dan karbon (sumber Chang 2005) 𝑏 6,022 𝑋1023 b atom suatu unsur X = mol unsur X Untuk lebih memahami tentang hubungan antara mol, dengan massa zat, jumlah mol, dan jumlah partikel ditunjukkan interkonversi pada gambar 2.2. 𝑋 𝐴𝑟 atau 𝑋 𝑀𝑟 𝑌 6,022 𝑋 1023 X gram Y Partikel n mol (𝑛)(𝐴𝑟) atau (𝑛)(𝑀𝑟) (n) (6,022 x1023 ) Gambar 2..2. Interkonversi massa zat, jumlah mol, danjumlah partikel KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 31 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Contoh Soal 1 : Jika diketahui Ar Ca = 40, maka hitunglah : a. berapa gram massa 2 mol Ca b. berapa mol 10 gram Ca c. berapa atom Ca yang terdapat dalam 10 gram Ca d. berapa mol 6 atom Ca e. berapa gram massa 3x1023 atom Ca ? Penyelesaian : Untuk menyelesaikan soal-soal tersebut, lihat konversi massa zat, jumlah mol, dan jumlah partikel pada gambar 2. a. Massa 1 mol Ca = 40 gram Maka massa 2 mol Ca = (n) x Ar = 2 x 40 g = 80 gram b. 40 g Ca = 1 mol 10 g Ca = 10 40 mol = 0,25 mol c. 1 mol Ca mengandung 6,022 x 1023 atom Ca maka : 0,25 mol Ca mengandung = (0,25) x 6,022 x 10 23 atom Ca = 1,5055 x 1023 atom Ca d. 6 atom Ca = 6 6,022 𝑥 1023 mol = 0,996 x 10 -23 mol 3 𝑥 1023 e. Massa 3 x 1023 atom Ca = 6,022 𝑥 1023 mol x Ar Ca = (0,498) (40) g = 19,92 gram 2. Massa Molar Berdasarkan definisi SI tentang mol, Tetapan Avogadro dari atom-atom karbon12 akan diperoleh jika kita menimbang secara tepat 12 g isotop C-12. Karena karbon terdapat di alam dalam campuran dua isotop C-12 dan C-13 maka massanya merupakan massa rata-rata kedua isotop tersebut, yaitu sebesar 12,011 sma, sehingga sejumlah tetapan Avogadro atom C akan diperoleh jika kita mengambil 12,011 g karbon-12. Jadi, 1 mol karbon memiliki massa 12,011 g. Massa dari karbon – 12 ini adalah massa molar (M) didefinisikan sebagai massa (dalam gram atau kilogram) dari 1 mol entitas (seperti atom atau molekul) zat. 32 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA Perhatikan bahwa angka massa molar karbon-12 (dalam gram) sama dengan angka massa atomnya dalam sma. Demikian juga, massa atom dari natrium (Na) adalah 22,99 sma dan massa molarnya adalah 22,99 gram. Massa atom fosfor adalah 30,97 sma dan massa molarnya adalah 30,97 gram. Jika kita mengetahui massa atom dari suatu unsur, maka kita mengetahui juga massa molarnya. Dengan menggunakan massa atom dan massa molar, kita dapat menghitung massa (dalam gram) dari satu atom karbon-12. Dari pembahasan di atas kita tahu bahwa 1 mol atom karbon-12 beratnya tepat 12 gram. Kita dapat menuliskan kedalam persamaan : 12,00 g karbon -12 = 1 mol atom karbon – 12 Karena itu kita dapat menuliskan faktor satuannya : 12,00 𝑔 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 =1 Perhatikan bahwa kita menggunakan satuan mol untuk menggambarkan mol dalam perhitungan. Sama halnya, karena ada 6,022X 1023 atom dalam 1 mol atom karbon -12 kita dapatkan : 1 mol atom karbon -12 = 6,022X 1023atom karbon -12 Dan faktor satuannya adalah : 1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 6,022 𝑥 1023 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 =1 Sekarang kita dapat menghitung massa (dalam gram) satu atom karbon -12 sebagai berikut : 1 atom karbon-12 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 6,022 𝑥 1023 1 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 x 12,00 𝑔 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 = 1,993 x 10-23 g karbon -12 Kita dapat mengunakan hasil ini untuk menentukan hubungan antara satuan massa atom dan gram. Karena massa tiap atom karbon-12 adalah tepat 12 sma, jumlah dalam gram yang setara dengan 1 sma adalah : 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑠𝑚𝑎 = 1,993 x 10−23g 1 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 x 1 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝑘𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛−12 12 𝑠𝑚𝑎 = 1,661x 10-24 g/sma KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 33 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Jadi 1 sma = 1,661x 10-24 g dan 1 g = 6,022 x1023 sma Contoh ini menunjukkan bahwa bilangan Avogadro dapat digunakan untuk mengubah satuan massa atom menjadi massa dalam gram dan sebaliknya. Konsep bilangan Avogadro dan dan massa molar memungkinkan kita untuk melakukan konversi antara massa dan mol atom, dan antara jumlah atom dan massa serta menghitung massa dari satu atom. Kita akan menggunakan faktorfaktor satuan ini dalam perhitungan sebagai berikut : 1 mol X 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑋 = 1 1 mol X 6,022 𝑥 101023 atom X =1 Dimana X melambangkan unsur. Gambar 3 meringkas hubungan antara massa suatu unsur dan jumlah mol dari unsur tersebut serta antara mol suatu unsur dan jumlah atom unsur tersebut. Dengan menggunakan faktor satuan yang benar kita dapat mengubah suatu kuantitas menjadi kuantitas yang lain. Contoh soal 2 : Seng (Zn) adalah logam berwarna perak yang digunakan untuk membuat kuningan (bersama tembaga) dan melapisi besi untuk mencegah korosi. Ada berapa gram Zn dalam 0,356 mol Zn? Penyelesaian : Untuk mengubah mol menjadi gram kita memerlukan faktor satuan : 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑍𝑛 1 𝑚𝑜𝑙 𝑍𝑛 =1 Karena massa molar zn adalah 65,39 g, maka massa Zn adalah 0,356 mol adalah : 0,356 mol Zn x 65,39 𝑔 𝑍𝑛 1 𝑚𝑜𝑙 𝑍𝑛 = 23,3 gram Zn. Jadi terdapat 23,3 gram Zn dalam 0,356 mol Zn. n.NA m/M Massa suatu unsur (m) Jumlah mol suatu unsur (n) n.M Jumlah atom suatu unsur (N) N/NA Gambar 2. 3. Hubungan antar massa (dalam gram) suatu unsur dan jumlah mol unsur tersebut, serta antara jumlah mol suatu unsur dan jumlah atom unsur tersebut. 34 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA Untuk zat yang tersusun dari kumpulan atom (molekul) atau merupakan pasangan ion-ion maka massa 1 mol zat tersebut sama dengan massa molekul relatif atau massa rumus relatif zat tersebut dalam gram. Massa molekul relatif dan massa rumus relatif suatu senyawa dapat diketahui dari penjumlahan massa atom relatif unsur-unsur penyusun senyawanya. Menurut Anda, berapakah massa molar dari H2O dan NaCl? 3. Volume Molar Menurut Amedeo Avogadro: pada suhu dan tekanan tertentu, setiap gas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul yang sama. Artinya, gas apapun selama volumenya sama dan diukur pada P dan T yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Jika jumlah molekul gas sebanyak tetapan Avogadro (L=6,02×1023 molekul) maka dapat dikatakan jumlah gas tersebut adalah satu mol. Volume yang ditempati oleh 1 mol suatu gas bervariasi bergantung pada tekanan dan temperatur. Sebaliknya, banyaknya gas yang terdapat pada suatu volume tertentu bervariasi bergantung pada keadaan (tekanan dan temperatur). Oleh karena itu, berkaitan dengan gas diperlukan kondisi tekanan dan temperatur standar. Berdasarkan perhitungan yang mengacu pada Hukum Avogadro, pada 0°C dan 1 atm (STP, Standard Temperature and Pressure), volume satu mol gas adalah 22,4 liter. Volume satu mol gas ini dikenal dengan volume molar gas, disingkat Vm. Bagaimana menentukan volum gas yang terlibat dalam suatu reaksi, jika diketahui massanya? Untuk perhitungan ini harus diketahui dulu hubungan mol dengan volum pada suhu dan tekanan tertentu. Data percobaan di bawah ini menunjukkan volum dari beberapa gas pada 273 oK (0oC) dan tekanan 76 cmHg (1 atm) untuk setiap 1 mol gas. Tabel 2.1. Volum beberapa gas untuk setiap 1 mol gas Nama Oksigen Nitrogen Hidrogen Helium Karbon Dioksida Rumus Gas O2 N2 H2 He CO2 Massa Molar (gram) 32 28,02 2,02 4,003 44 Volume Molar Gas (liter) 22,397 22,402 22,433 22,434 22,260 KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 35 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Dari data ini dapat diambil rata-rata volum setiap 1 mol gas pada suhu 0oC dan tekanan 76 cmHg adalah 22,4 liter. Volume itu disebut volum molar gas. Sehingga dapat disimpulkan bahwa : Volum molar gas menunjukkan volum satu mol gas pada keadaan standar. Interkonversi massa zat, jumlah mol, jumlah partikel dan volume molar ditunjukkan pada gambar 2. 4. 𝑋 𝐴𝑟 atau 𝑋 𝑌 𝑀𝑟 6,02 𝑋 1023 X gram Y Partikel n mol (𝑛)(𝐴𝑟) atau (𝑛)(𝑀𝑟) (n) (6,02 x1023 Untuk gas pada T 0oC dan p 1 atm 𝑧 22,4 n x 22,4 Z liter Gambar 2. 4. Interkonversi massa zat, jumlah mol, dan jumlah partikel dan volume molar Contoh soal 3 : Diketahui : suatu gas diukur pada keadaan standar (0oC , 1 atm) : 1) Berapa volume 4,4 g gas CO2 (Mr = 44) 2) Berapa massa dan banyaknya molekul gas SO3 ( Mr= 80) yang terdapat dalam 11,2 liter gas SO3 ; 3) Berapa liter volume 3,01 x 1022 molekul gas NH3 ? Penyelesaian : 1) 4,4 g gas CO2 = 4,4 44 mol = 0,1 mol Volume (STP) 4,4 gram gas CO2 = 0,1 mol x22,4 L mol -1 = 2,24 L 2) 11,2 L gas SO3 = 36 11,2 𝐿 22,4 𝐿 𝑚𝑜𝑙 −1 = 0,5 mol KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA Massa 11,2 L gas SO3 = 0,5 mol x 80 g mol-1 = 40 gram Banyaknya molekul dalam 11,2 liter gas SO3 = mol x bil. Avogadro = (0,5 mol) x (6,02 x 1023 molekul mol -1) = 3,01 x 1023 molekul 3,01 𝑥 1022 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 3) 3,01 x 1022 molekul gas NH3 = 6,02 𝑥1023 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝑚𝑜𝑙−1 Volume 3,01 x 1022 molekul gas NH3 = 0,05 mol x 22,4 L mol -1 = 1,12 L Bagaimana menentukan volume suatu gas pada keadaan tidak standar? Untuk menentukan volume gas pada suhu dan tekanan tertentu dapat dihitung menggunakan persamaan gas ideal. Persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang diturunkan berdasarkan asumsi para pakar kimia dengan mengacu pada hasil-hasil percobaan seperti Charles, Amonton, Boyle, dan GayLussac. Hukum Charles menyatakan bahwa: pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai: V≈T Hukum Amonton menyatakan bahwa: pada volume tetap, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai: P≈T Boyle dan Gay-Lussac menggabungkan ketiga besaran gas (tekanan,suhu, dan volume) menghasilkan persamaan berikut: PV ≈ T Menurut Avogadro, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai: PV = RT PV=nRT R adalah tetapan molar gas yang tidak bergantung pada P, T, dan V,tetapi hanya bergantung pada jumlah mol gas. Menurut percobaan, nilai R = 0,082 L atm mol– K–1. Berdasarkan uraian tersebut, persamaan gas ideal dapat ditulis sebagai 1 berikut : KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 37 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Dimana : P = tekanan gas (atm), n = mol gas= 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐴𝑟 V atau 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 , 𝑀𝑟 = volume gas (L) T= Temperatur (K) R= Tetapan gas umum = 0,082 L atm mol-1 K-1 Contoh Soal 4 : Berapa liter volume 4 g gas metana (CH4) yang diukur pada temperature 37oC dan tekanan 750 mmHg? Penyelesaian : P = 750 mmHg = ( n= 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝐻4 𝑀𝑟 𝐶𝐻4 mol = 750 ) 760 4 16 atm; T = 37oC = (37 +273) K = 310 K mol = 0,25 mol; R = 0,082 L atm mol-1 K-1 PV= n R T V= 𝑛𝑅𝑇 𝑃 0,25 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082 𝐿 𝑎𝑡𝑚 𝑚𝑜𝑙 −1 𝐾−1 𝑥 310 𝐾 = 750 𝑎𝑡𝑚 760 = 6,44 L Apabila temperatur dan tekanan tidak diketahui dengan bilangan, akan tetapi diketahui suatu keadaaan yang lain pada temperature dan tekanan yang sama maka digunakan hipotesis Avogadro. “Pada temperature dan tekanan yang sama, gas-gas yang bervolume sama mengandung jumlah mol yang sama” Contoh Soal 5 : Pada temperatur dan tekanan tertentu, 0,34 g gas ammonia (NH3), Mr = 17. bervolume 0,46 L. Pada temperatur dan tekanan yang sama, berapa liter volume 0,28 g gas nitrogen ? Penyelesaian : NH3 = 0,34 g = 0,34 17 mol = 0,02 mol N2 = 0,28 g = 0,28 28 mol = 0,01 mol Maka pada temperatur dan tekanan yang sama : 0,02 mol gas NH3 bervolume 0,46 L, maka 0,02 mol gas N2 juga bervolume 0,46 L. Maka 0,01 mol gas N2 bervolume = 38 0,01 0,02 x 0,46 L = 0,23 Liter KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA 4. Rumus Empiris, Rumus molekul dan Senyawa Hidrat Hukum perbandingan tetap merupakan hukum yang mengendalikan penulisan rumus kimia baik berupa rumus empiris maupun rumus molekul. Jika orang berhasil menemukan atau membuat suatu senyawa maka perlu dianalisis unsur-unsur yang terkandung dalam senyawa itu secara kualitatif dan kuantitatif, atau ditentukan persen komposisi unsurnya secara eksperimen. Sehingga dari data ini dapat ditentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut. a. Rumus Empiris Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana yang menyatakan perbandingan atom-atom dari berbagai unsur pada senyawa. Kita dapat menentukan rumus empiris senyawa jika kita mengetahui persen komposisinya yang memungkinkan kita untuk mengidentifikasi senyawa melalui percobaan. Rumus empiris dapat ditentukan dari data: 1) Macam unsur dari senyawa (analisis kualitatif) 2) Persen komposisi unsur (analisis kuantitatif) dan 3) Massa atom relatif unsur-unsur yang bersangkutan. Cara menentukan rumus empiris suatu senyawa dapat dilakukan dalam tahap-tahap berikut: 1) Tentukan massa setiap unsur dalam sejumlah massa tertentu senyawa atau persen massa setiap unsur. Dari data ini dapat diperoleh massa relatif unsur yang terdapat dalam senyawa. 2) Membagi massa setiap unsur dengan massa atom relatif, sehingga memperoleh perbandingan mol setiap unsur atau perbandingan atom. 3) Mengubah perbandingan yang diperoleh pada point 2) menjadi bilangan sederhana dengan cara membagi dengan bilangan bulat terkecil. Contoh soal 6: Pada pembakaran 11,5 g etanol dihasilkan 22,0 g gas karbon dioksida (CO2) dan 13,5 g uap air (H2O). Tentukan rumus empiris dari senyawa etanol tersebut! Penyelesaian: Langkah awal kita hitung massa karbon dan hidrogen dari 11,5 g sampel awal etanol sebagai berikut: KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 39 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Massa C = 22,0 g CO2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 44,01 𝑔 𝐶𝑂2 x 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 x 12,01 𝑔 𝐶 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶 = 6,00 g C Massa H = 13,5 g H2O x 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 18,02 𝑔 𝐻2𝑂 x 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 x 1,008 𝑔 𝐻 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻 = 1,51 g H Jadi dalam 11,5 g etanol terdapat 6 g karbon dan 1,51 g hidrogen, sisanya tentulah oksigen yang massanya adalah : Massa O = massa sampel - (massa C + massa H) = 11,5 g - (6,00 g + 1,51 g) = 4,0 gram Jumlah mol dari tiap unsur dalam 11,5 g etanol adalah : Massa C = 6,00 g C x 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶 12,01 𝑔 𝐶 = 0,500 mol C 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻 1,008 𝑔 𝐻 Massa H = 1,51 g H x = 1,50 g H Massa O = 4,0 g O x 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂 16,00 𝑔 𝑂 = 0,25 mol O Jadi rumus etanol adalah C0,50 H1,5O0,25. Karena jumlah atom haruslah berupa bilangan bulat, maka kita bagi dengan 0,25 sehingga kita dapatkan rumus empiris untuk senyawa etanol adalah C2H6O b. Rumus Molekul Rumus molekul yaitu rumus yang menyatakan jenis unsur dan banyaknya masing-masing unsur yang terkandung dalam satu molekul suatu zat, dimana harus diketahui terlebih dahulu massa molekul relatifnya. Rumus molekul menggambarkan jumlah atom sebenarnya dari tiap unsur dalam molekul suatu senyawa. Rumus molekul merupakan kelipatan bulat (kelipatan satu, dua, tiga, empat, dan seterusnya) dari rumus empiris. Oleh karena itu, rumus molekul suatu senyawa dapat dituliskan sebagai (RE)n, dengan RE sebagai rumus empiris dan n sebagai bilangan bulat. Rumus 40 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA molekul senyawa baru dapat ditentukan apabila nilai n diketahui. Penentuan nilai n memerlukan data massa molekul relatif senyawa yang diperoleh dari percobaan. Contoh soal 7: 1) Dari hasil analisis kimia yang dilakukan ditemukan bahwa cuplikan (contoh) senyawa yang bernama Hidrazin terdiri atas 87,42 % massa N dan 12,58 % massa H. Bagaimanakah rumus empiris dan rumus molekulnya? Penyelesaian : Massa atom N =14, dan H=1 Mol N = Mol H = 87,42 g N × 1 mol = 6,24 mol 14 g N 12, 58 g H × 1 mol = 12, 58 mol 1gH mol atom N : mol atom H = 6,24 : 12,58. = 1: 2 Rumus empiris hidrazin adalah (NH2)n. Bagaimana menentukan rumus molekul hidrazin? Hasil percobaan menunjukkan bahwa Mr(Hidrazin) = 32. Mr(Hidrazin) = n [Ar(N) + 2Ar(H)] 32 = 16 n n =2 Maka Rumus empiris hidrazin (NH2)n dimana n=2. Dengan demikian, rumus molekul hidrazin merupakan kelipatan dua dari rumus empiris hidrazin NH2. Jadi rumus molekul hidrazin adalah N2H4. 2) Suatu senyawa C dan H mengandung 6 gram C dan 1 gram H. Tentukanlah rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut bila diketahui Mr nya = 28! Penyelesaian mol C : mol H = 6/12 : 1/1 = 1/2 : 1 = 1 : 2 Jadi rumus empirisnya: (CH2)n Bila Mr senyawa tersebut = 28, maka: (CH2)n = 28 KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 41 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 12 n +2 n = 28 14 n = 28 n =2 Jadi rumus molekulnya: (CH2)2 = C2H4 3) Untuk mengoksidasi 20 ml suatu hidrokarbon (CxHy) dalam keadaan gas diperlukan oksigen sebanyak 100 ml dan dihasilkan CO2 sebanyak 60 ml. Tentukan rumus molekul hidrokarbon tersebut! Penyelesaian : Persamaan reaksi pembakaran hidrokarbon secara umum : CxHy (g) + (x + 1/4 y) O2 (g) x CO2 (g) + 1/2 y H2O (l) Koefisien reaksi menunjukkan perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Menurut Gay Lussac gas-gas pada P, t yang sama, jumlah mol berbanding lurus dengan volumenya. Maka: Mol CxHy : mol O2 : mol CO2 1 : (x + 1/4 y) : x 20 : 100 : 60 1 : 5 : 3 Atau 1:3=1:x x=3 1 : 5 = 1 : (x + 1/4y) y=8 Jadi rumus senyawa hidrokarbon tersebut adalah: C3H8 c. Rumus Senyawa Hidrat Selain rumus empiris dan rumus molekul kita juga mengenal senyawa hidrat. Senyawa hidrat adalah senyawa yang mengandung sejumlah tertentu molekul air. Biasanya molekul air yang terikat dalam senyawa tersebut disebut dengan senyawa air kristal. Senyawa air Kristal adalah senyawa yang mengandung sejumlah tertentu molekul air yang terdapat dalam suatu kristal yang dinyatakan dalam rumus kimianya. 42 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA Contoh Soal 8: 1) Untuk menentukan air kristal yang dibuat dari CuSO4 menjadi CuSO4. X H2O, maka 4,99 g CuSO4. X H2O dipanaskan hingga membentuk CuSO4 anhidrat (CuSO4 tidak mengandung air) sebanyak 3,19 g. Berapa jumlah air kristal dalam CuSO4. X H2O ? Penyelesaian: Massa H2O = massa CuSO4. X H2O - massa CuSO4 anhidrat = (5,99 – 3,19) g = 1,8 gram Perbandingan mol CuSO4 : mol H2O = 3,19 𝑀𝑟 𝐶𝑢𝑆𝑂4 : = 3,19 159,5 1,8 18 : 1,8 𝑀𝑟 𝐻2𝑂 =0,02 : 0,1 =1:5 Maka rumus molekul garam CuSO4. X H2O adalah CuSO4. 5 H2O 2) Sebanyak 24,0 gram magnesium sulfat anhidrat bergabung dengan 25,2 gram air membentuk senyawa magnesium sulfat hidrat. Tentukan rumus senyawa hidrat tersebut. (Mr MgSO 4 = 120, H2O = 18) Penyelesaian : Mr MgSO4 = 120 Mr H2O = 18 Perbandingan mol MgSO4 : mol H2O = 24,0 𝑀𝑟 MgSO4 = 24,0 120 : : 25,2 𝑀𝑟 𝐻2𝑂 25,2 18 = 0,2 : 1,4 =1:7 Maka rumus molekul garam MgSO4. X H2O adalah MgSO4. 7 H2O KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 43 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 5. Kadar Zat Pada umumnya zat yang tersedia dalam kehidupan sehari-hari tidak dalam keadaan murni tetapi selalu bercampur dengan zat lain. Untuk menyatakan jumlah zat dalam campuran maka digunakan kemurnian (kadar). Kemurnian suatu zat dapat ditentukan sebagai berikut: a. Kemurnian berdasarkan perhitungan % zat Kemurnian suatu zat = % 𝑧𝑎𝑡 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛 % 𝑧𝑎𝑡 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 x 100% b. Kemurnian berdasarkan perbandingan massa Kemurnian suatu zat = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑒𝑘𝑠𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 x 100% Contoh soal 9: Suatu sampel garam nitrat (AgNO3) mengandung 60,35% perak. Berapa persen kemurnian perak dalam sampel? Penyelesaian: Persentase Ag dalam AgNO3 = = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑎𝑡𝑜𝑚 𝐴𝑔 𝑋 𝐴𝑟 𝐴𝑔 𝑀𝑟 𝐴𝑔𝑁𝑂3 1 𝑋 108 170 x 100% x 100% = 63,35% Jika sampel murni AgNO3 maka sampel akan mengandung Ag = 63,35% Kenyataannya sampel hanya mengandung = 60,35% Ag Maka kemurnian Ag dalam sampel = 60,35% 63,35% x 100% = 95% 6. Konsentrasi Larutan Di laboratorium banyak kita temukan larutan dalam botol yang berlabel, dimana tertera nama larutan dan konsentrasinya. Misalnya HCl 1 M, NaOH 0,1 M dan H2SO5 0,5 M. Dalam pembuatan larutan di laboratorium, kita kenal istilah “konsentrasi”. Bila larutan pekat berarti konsentrasinya tinggi, dan bila larutan encer berarti larutan tersebut mempunyai konsentrasi rendah. Larutan dengan konsentrasi tinggi berarti memerlukan lebih banyak zat terlarut daripada larutan dengan konsentrasi rendah. Konsentrasi adalah jumlah relatif zat terlarut dan pelarut dalam satuan tertentu pelarut. Konsentrasi larutan ada yang dinyatakan sebagai kuantitas setiap satuan 44 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA volume dan satuan konsentrasi yang berbeda bergantung pada satuan dari kuantitas dan volume. Jenis-jenis konsentrasi adalah: a. Konsentrasi dalam persen Persen konsentrasi dapat dinyatakan dengan persen berat (%W/W), persen volume (%V/V), dan persen berat-volume (%W/V). 1) Persen berat ( %W/W ) Persen berat ( %W/W ) = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡+𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 x 100 2) Persen volume ( %V/V ) Persen berat ( %V/V ) = 𝑚𝐿 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑚𝐿 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 x 100 3) Persen berat / volume (% W/V ) Persen berat-volume ( %W/V ) = 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑚𝐿 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 x 100 b. Fraksi mol (x) Fraksi mol A = xA = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝐴 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑠𝑒𝑚𝑢𝑎 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛 Fraksi mol zat terlarut = Fraksi mol pelarut = 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡+𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡+𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 c. Kemolaran (M) Kemolaran atau konsentrasi Molar (M), Suatu larutan menyatakan jumlah mol spesi zat terlarut dalam 1 liter larutan atau jumlah milimol dalam 1 mL larutan. Kemolaran (M) = 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 d. Kemolalan ( m ) Kemolalan (m) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram (1 kg) pelarut. Kemolalan (m) = 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 1000 𝑔 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑘𝑔 𝑝𝑒𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 = KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 45 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud D. Aktivitas Pembelajaran Setelah mengkaji materi Stoikiometri 2 (konsep mol, volume molar gas, rumus empiris dan rumus molekul, senyawa hidrat, kadar zat) Anda dapat mempelajari kegiatan eksperimen yang dalam modul ini disajikan petunjuknya dalam lembar kegiatan. Untuk kegiatan eksperimen, Anda dapat mencobanya mulai dari persiapan alat bahan, melakukan percobaan dan membuat laporannya. Sebaiknya Anda mencatat hal-hal penting untuk keberhasilan percobaan. Ini sangat berguna bagi Anda sebagai catatan untuk mengimplementasikan di sekolah. Lembar Kerja 1. VOLUM MOLAR GAS I. Pendahuluan Hipotesis Avogadro menyatakan bahwa gas-gas bervolum sama mengandung jumlah molekul yang sama pula, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Hal itu berarti bahwa gas-gas dengan jumlah molekul sama akan mempunyai volum yang sama pula, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul sama (yaitu 6,02 x 1023 molekul), maka pada suhu dan tekanan yang sama. Bagaimana dengan volume gas pada suhu dan tekanan tertentu? Untuk menentukannya cobalah lakukan percobaan berikut. II. Tujuan Percobaan Menentukan volum molar gas hidrogen III. Alat dan bahan Alat-alat: - Bejana air - Gelas ukur - Pipa bengkok - Corong pisah - Labu dasar rata bertutup Bahan: - Pita magnesium - HCl 1 M - Ampelas IV. Cara kerja 1. Ampelaslah pita magnesium sepanjang 50 cm hingga bersih, kemudian timbang dengan teliti. Potonglah pita magnesium sepanjang 4 cm. Tentukan massa potongan pita magnesium tersebut. 2. Masukkan potongan pita magnesium kedalam labu dasar datar. Siapkan air di dalam gelas ukur terbalik dalam bejana air seperti pada gambar (dalam gelas ukur jangan ada gelembung gas). 3. Susun peralatan seperti pada gambar di bawah. 46 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA 4. Teteskan larutan HCl 1 M ke dalam labu. Biarkan reaksi berlangsung sampai seluruh pita magnesium habis bereaksi. Segera tutup corong bila semua magnesium telah bereaksi. 5. Amati perubahan volum air dalam silinder ukur. 6. Catat volume gas H2 yang terbentuk dengan menghitung perubahan volum air dalam silinder ukur dari volum awalnya. 7. Ukur suhu air dalam bejana dan tekanan udara. Perhatian: HCl adalah zat yang bersifat asam, jika terkena kulit segera siram dengan air sebanyak-banyaknya dan laporkan kepada gurumu. V. Tabel Pengamatan Massa 50 cm pita Magnesium Panjang potongan pita magnesium Massa potongan pita magnesium Volum gas H2 yang terbentuk Suhu air dalam bejana Tekanan Udara ......................... gram .......................... cm ......................... gram ......................... ml ......................... ºC ......................... mmHg VI. Pertanyaan Berdasarkan hasil pengamatan di atas jawablah pertanyaan berikut: 1. Mengapa pita magnesium yang digunakan harus diampelas terlebih dahulu? ........................................................................................................................................ 2. Gas apa yang terbentuk dalam silinder ukur? ........................................................................................................................................ 3. Tuliskan reaksi yang terjadi antara pita magnesium dengan asam klorida tersebut! ........................................................................................................................................ 4. Dengan data volum gas hidrogen yang terbentuk, hitung volum molar gas pada suhu dan tekanan percobaan! ........................................................................................................................................ 5. Berapakah volum 1 mol gas O2 pada suhu dan tekanan yang sama dengan suhu dan tekanan udara dalam percobaan ini? ........................................................................................................................................ Catatan: - Alat-alat untuk percobaan ini dapat pula hanya menggunakan gelas ukur 100 mL dan bejana air. Caranya gelas ukur isi dengan HCl setengahnya kemudian tambahkan air sampai penuh, tutup dengan kertas dan balikkan didalam bejana air. Jangan sampai ada udara pada gelas ukur. Selanjutnya masukkan logam Mg yang sudah dibentuk spiral dari bawah gelas ukur. Ukur volume gas yang dihasilkan. KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 47 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud E. Latihan/Kasus/Tugas Soal Pilihan Ganda Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Jumlah molekul didalam 128 gram kristal belerang rombic (Ar S= 32, L= 6 x 1023) adalah ... A. 0,25 x 6 x 1023 B. 0,50 x 6 x 1023 C. 1 x 6 x 1023 D. 2 x 6 x 1023 2. Pada suhu dan tekanan tertentu terjadi pembakaran sempurna gas C2H6 oleh 3,5 liter gas O2 dengan persamaan reaksi: C2H6 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O Volume gas CO2 yang dihasilkan adalah … A. 2 liter B. 3,5 liter C. 5 liter D. 6 liter 3. Vitamin C memiliki rumus struktur sebagai berikut. H O H O C C H C O C O H O C H H C O H H Manakah di bawah ini yang merupakan rumus empiris dari vitamin C? A. C2H3O2 B. C3H4O3 C. C4H5O4 D. C5H8O5 4. Senyawa hidrokarbon terdiri dari 80% karbon dan sisanya hidrogen, jika massa molekul relatif senyawa tersebut sama dengan 30 maka rumus senyawa tersebut adalah... A. CH4 B. C2H6 C. C2H4 D. C3H8 5. Untuk menentukan air kristal dalam senyawa natrium fosfat berhidrat, 38 gram garam ini dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap, massa yang tersisa sebanyak 16,4 gram, menurut reaksi: Na3PO4 xH2O → Na3PO4 + xH2O Rumus senyawa Natirum fosfat berhidrat adalah... A. Na3PO4 . 5 H2O B. Na3PO4. 7 H2O 48 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul guru pembelajar Mata pelajaran Kimia SMA C. Na3PO4. 10 H2O D. Na3PO4. 12 H2O Soal Uraian 1. Reaksi di bawah ini diukur pada suhu dan tekanan yang sama. C3H6(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) Jika telah bereaksi 36 liter gas O2, maka tentukan: a. koefisien reaksi b. Volume gas C3H6 yang bereaksi c. Volume CO2 dan H2O yang dihasilkan 2. Sejumlah logam aluminium direaksikan dengan 300 mL larutan asam sulfat 0,1 M, menurut reaksi: Al(s) + H2SO4(aq Al2(SO4)3(aq) + H2(g) Jika Ar Al=27; H=1; S=32; O= 16, tentukan: a. massa logam aluminium yang bereaksi b. volume gas hidrogen yang terjadi pada keadaan standar c. massa aluminium sulfat yang dihasilkan 3. Satu liter gas CxHy dibakar menurut reaksi: CxHy(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) Pada pembakaran ini diperlukan 4 liter gas oksigen dan dihasilkan 3 liter gas karbondioksida. Volume gas-gas ini diukur pada suhu dan tekanan yang sama., tentukan rumus CxHy ! 4. Pirimidin tersusun dari 60% karbon, 5% hidrogen, dan sisanya nitrogen. Tentukan: a. rumus empirisnya b. rumus molekulnya jika diketahui 1 gram pirimidin mengandung 7,5 x 1021 molekul 5. Sebanyak 3,8 gram magnesium klorida dilarutkan dalam air dan volume larutan dijadikan tepat 200 mL (Ar Mg = 24; Cl = 35,5) a. Tentukan kemolaran larutan. b. Berapa ml air harus ditambahkan ke dalam 20 mL larutan sehingga konsentrasinya menjadi 0,05 M. c. Sebanyak 50 mL larutan itu dicampurkan dengan 150 mL larutan magnesium klorida 0,4 M, tentukan molaritas campuran ini. F. Rangkuman Mol adalah jumlah zat suatu sistem yang mengandung sejumlah besaran elementer (atom, molekul dsb) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram tepat isotop karbon-12 (12C). Satu mol unsur mempunyai massa yang besarnya sama dengan massa atom unsur tersebut dalam gram. Massa 1 mol zat disebut dengan massa molar. Pada keadaan standar (0oC, 1 atm), 1 mol gas bervolume 22,4 L dan mengandung jumlah partikel yang sama (6,02 x 1023 molekul). KEGIATAN PEMBELAJARAN: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B 49 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana yang menyatakan perbandingan atom-atom dari pelbagai unsur pada senyawa. Rumus molekul yaitu rumus yang menyatakan jenis unsur dan banyaknya masing-masing unsur yang terkandung dalam satu molekul suatu zat, dimana harus diketahui terlebih dahulu massa molekul relatifnya. Selain rumus empiris dan rumus molekul kita juga mengenal senyawa hidrat yaitu senyawa yang mengandung sejumlah tertentu molekul air. Biasanya molekul air yang terikat dalam senyawa tersebut disebut dengan senyawa air kristal adalah banyaknya molekul air yang terdapat dalam suatu kristal yang dinyatakan dalam rumus kimianya. Konsentrasi adalah jumlah relatif zat terlarut dan pelarut dalam satuan tertentu pelarut. Konsentrasi larutan ada yang dinyatakan sebagai kuantitas setiap satuan volume dan satuan konsentrasi yang berbeda bergantung pada satuan dari kuantitas dan volume. G. Umpan Balik Dan Tindak Lanjut Setelah menyelesaikan tes formatif 1 ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kunci/rambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 80%, silakan Anda terus mempelajari Kegiatan Belajar selanjutnya. Namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80%, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan belajar ini. 50 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: STOIKIOMETRI 2 KELOMPOK KOMPETENSI B KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) Beberapa reaksi kimia dalam kehidupan sehari-hari merupakan reaksi reduksioksidasi (reaksi redoks), contohnya reaksi yang terjadi pada aki dan baterai sebagai sumber energi, penyepuhan logam-logam dan perkaratan besi. Materi sel elektrolisis merupakan bagian dari Elektrokimia merupakan materi kimia SMA/MA, di dalam kurikulum termasuk bahan kajian Kelas XII Semester 1 dengan Kompetensi inti ”Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah”. Kompetensi dasar yang harus dicapai siswa adalah: 3.3) Mengevaluasi gejala atau proses yang terjadi dalam contoh sel elektrokimia (sel volta dan sel elektrolisis) yang digunakan dalam kehidupan; 4.3) Menciptakan ide/gagasan/produk sel elektrokimia; 4.4) Mengajukan ide/gagasan untuk mencegah dan mengatasi terjadinya korosi; 4.5) Memecahkan masalah terkait dengan perhitungan sel elektrokimia. A. Tujuan Setelah belajar dengan modul ini diharapkan Guru Pembelajar dapat: 1. memahami konsep sel volta; 2. memahami diagram sel volta; 3. memahami reaksi redoks pada sel volta; 4. memahami konsep korosi. B. Indikator Ketercapaian Kompetensi 1. menjelaskan konsep sel volta melalui percobaan; KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 51 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 2. mendeskripsikan diagram sel volta melalui gambar; 3. mengurutkan unsur-unsur pada deret volta berdasarkan percobaaan reaksi spontan; 4. menjelaskan reaksi redoks pada sel volta melalui percobaan; 5. menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar; 6. mengidentifikasi faktor-faktor penyebab korosi; 7. menuliskan reaksi redoks dalam proses korosi. C. Uraian Materi Sel volta (atau sel Galvani) adalah sel elektrokimia yang melibatkan reaksi redoks spontan dan menghasilkan arus listrik. 1. Reaksi Spontan Reaksi reduksi oksidasi dapat dipecah menjadi dua setengah sel reaksi yaitu reaksi oksidasi dan reduksi yang dapat memberi penjelasan tentang reaksi spontan, dan reaksi spontan yang terjadi pada suatu batre dapat digunakan sebagai sumber arus listrik. Reaksi redoks akan terjadi jika ke dalam larutan tembaga sulfat ditambahkan logam seng, di mana warna biru larutan semakin pudar dan logam tembaga akan menempel pada seng. Suhu larutan akan naik, karena reaksi ini reaksi eksoterm, persamaan reaksinya dapat di tulis sebagai berikut. 2+ 2+ Zn(s) + Cu (aq) Zn (aq) + Cu(s) (1) Pada Gambar 3.1 menjelaskan tentang proses terjadinya reaksi reduksi-oksidasi a. Logam seng dicelupkan kedalam larutan CuSO4 yang berwarna biru. b. Logam seng larut dengan memberi elektron pada ion Cu2+ dari CuSO4(aq), ion Cu2+ berubah menjadi tembaga yang berupa endapan. c. Pada akhirnya larutan menjadi tidak berwarna yang mengandung ion Zn2+ dan ion Cu2+ mengendap sebagai logam Cu. 52 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Larutan tembaga sulfat CuSO4 (aq) terdiri atas larutan ion tembaga dan ion sulfat, demikian juga seng sulfat terdiri dari larutan ion seng dan ion sulfat, karena dalam reaksi ini ion sulfat tidak berperan, maka dapat dituliskan persamaan reaksi ion, yang melibatkan spesi yang terlibat pada reaksi tersebut, yaitu: 2+ 2+ Zn(s) + Cu (aq) Zn (aq) + Cu(s) Persamaan ini dapat dipecah menjadi dua setengah reaksi yaitu: 2+ Zn(s) Zn (aq) + 2e reaksi melepaskan elektron 2+ Cu (aq) + 2e Cu(s) Reaksi menerima elektron 2+ Pada reaksi ini elektron berpindah secara langsung dari seng ke ion Cu . Sebaliknya jika logam tembaga dicelupkan dalam larutan ZnSO4 (seng sulfat) yang tidak berwarna tidak terjadi perubahan apapun, hal ini dapat dijelaskan bahwa seng lebih mudah melepaskan elektron dari pada tembaga, atau seng reduktor lebih kuat dari tembaga. Pada sistem reaksi yaitu reaksi pada tembaga dan seng. Jika sistem tersebut dibuat terpisah, perpindahan elekron akan terjadi tidak langsung atau tidak spontan. 2. Sel Galvani atau Sel Volta Sel Galvani atau disebut juga dengan sel Volta adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. Reaksi redoks spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta. Perhatikan Gambar 3.2 memperlihatkan komponen penting dari sel Volta. KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 53 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud (a) (b) Gambar 3.2 (a) Sel Galvani Jembatan garam (tabung U terbalik) berisi larutan Na2SO4 berfungsi sebagai medium penghantar listrik di antara kedua larutan. Arus elektron mengalir keluar dari elektroda Zn (anoda) menuju elektroda Cu (katoda), (b) keadaan anoda Zn dan Katoda Cu setelah terjadi reaksi. (Sumber: Siberberg, 2007, Principles of General Chemistry) Sel Volta terdiri atas beberapa bagian, yaitu: 1. voltmeter, untuk menentukan besarnya potensial sel. 2. jembatan garam (salt bridge), untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan. 3. anode, elektrode negatif, tempat terjadinya reaksi oksidasi. pada gambar, yang bertindak sebagai anode adalah elektrode Zn/seng (zink electrode). 4. katode, elektrode positif, tempat terjadinya reaksi reduksi. pada gambar, yang bertindak sebagai katode adalah elektrode Cu/tembaga (copper electrode). Proses Pada Sel Volta Pada bagian 1. Reaksi Spontan, kita melihat bahwa ketika sepotong logam seng ditempatkan dalam larutan CuSO4, Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+ sedangkan ion Cu2+ direduksi menjadi logam tembaga (lihat Gambar 2): 2+ 2+ Zn(s) + Cu (aq) Zn (aq) + Cu (s) 54 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B (1) LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Elektron ditransfer langsung dari zat pereduksi (Zn) ke zat pengoksidasi (Cu 2+) dalam larutan. Namun, jika kita melihat bahwa zat pengoksidasi terpisah dari zat pereduksi, transfer elektron dapat dilakukan melalui media penghantar (kawat logam). Saat reaksi berlangsung, ditetapkan aliran elektron yang konstan dan dikarenakan menghasilkan listrik (yaitu menghasilkan kerja listrik, seperti mengendarai sebuah motor listrik). Pada Gambar 3.3 terlihat logam Zn dalam keadaan kontak dengan salah satu larutan garamnya yaitu larutan ZnSO4 dihubungkan dengan logam Cu yang juga dalam keadaan kontak dengan salah satu larutan garamnya yaitu larutan CuSO 4 melalui kawat penghantar listrik dan antara kedua larutan tersebut dihubungka dengan jembatan garam (berisi larutan elektrolit). Gambar 3.3. Sel Galvani. Jembatan garam (tabung U terbalik) yang berisi larutan KCl sebagai media penghantar antara dua larutan. Ujung pada tabung U ditutup kapas untuk mencegah larutan KCl mengalir ke dalam wadah ketika anion dan kation bergerak. Elektron mengalir dari elektroda Zn (anoda) ke elektroda Cu (katoda) (Sumber: Chang Raymond, 2008, General Chemistry The Essential Concepts Fifth Edition) Pada reaksi tersebut, Zn melepaskan elektron. Elektron yang dilepas mengalir ke katoda Cu yang berhubungan langsung dengan ion Cu2+ (hasil ionisasi CuSO4(aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)) melalui kawat penghantar sehingga mereduksi ion Cu2+ menjadi Cu. Perubahan ion Cu2+ menjadi Cu mengakibatkan larutan pada katoda kelebihan ion SO42-(aq). Kelebihan ion SO42- ini mengalir ke KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 55 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud anoda melalui jembatan garam (suatu tabung yang berisi larutan elektrolit, biasanya NaNO3 atau KCl) untuk mengimbangi kelebihan ion Zn2+ yang terdapat dalam larutan anoda. Kedua proses tersebut membantu kelistrikan setengah sel tetap netral. Tanpa adanya jembatan garam, netralisasi kelistrikannya tidak dapat dipertahankan. Akibatnya sel tidak dapat menghasilkan arus listrik. Menurut konvensi, dalam sel Volta, bagian anoda (bagian yang mengalami oksidasi) disebut elektroda negatif dan katoda disebut elektroda positif. Reaksi yang terjad : Pada anoda, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi Zn2+ yang larut. Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2ePada katoda, ion Cu2+ menangkap elektron dan mengendap menjadi logam Cu. Cu2+ (aq) + 2e- → Cu(s) hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn setelah reaksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi total yang terjadi pada sel galvani tersebut adalah: Zn(s) + Cu 2+(aq) → Zn2+ (aq) + Cu(s) Penulisan diagram selnya adalah sebagai berikut : Zn(s), Zn2+(aq)Cu2+ (aq) + Cu(s), Eo = 1,1 volt Sel Volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati (untuk sel Zn/Cu2+) Zn(s)|Zn2+(aq)║Cu2+(aq)|Cu(s) Bagian anoda (setengah sel oksidasi) dituliskan disebelah kiri bagian katoda. Garis lurus menunjukkan batas fasa yaitu adanya fasa yang berbeda (aqueous vs solid) jika fasanya sama maka digunakan tanda koma. 3. Potensial Sel (Esel) Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda karena ada selisih energi potensial listrik di antara kedua elektroda. Dalam percobaan selisih potensial listrik di antara anoda dan katoda diukur dengan voltmeter (Gambar 3.4) dan angkanya (dalam volt) disebut Potensial Sel (Esel). 56 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Gambar 3.4 Sel volta berdasarkan persamaan reaksi (1) (Sumber: Brown, Chemistry The Central Science 11E, 2009) Perbedaan kecenderungan teroksidasi menghasilkan perbedaan muatan antara elektroda Zn dan elektroda Cu. Perbedaan muatan itu menyebabkan beda potensial listrik antara Zn dan dan Cu yang mendorong elektron mengalir. Selisih potensial itu disebut potensial sel dan diberi lambang Esel. Potensial sel disebut juga gaya gerak listrik (ggl = emf atau elektromotive force). Apabila konsentrasi ion Zn2+ dan Cu2+ masing-masing 1 M, maka sel volta pada Gambar 3.2 itu mempunyai potensial 1,1 volt. Potensial sel yang diukur pada 25 °C dengan konsentrasi ion-ion 1 M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial sel standar dan diberi lambang E°sel. 1) Potensial Elektroda Pengukuran potensial sel kecenderungan logam-logam reduksi. dapat digunakan untuk membandingkan atau spesi lain untuk mengalami oksidasi atau Misalnya, jika elektroda ZnZn2+ pada Gambar 3.2 diganti dengan elektroda AgAg+, ternyata elektron mengalir dari elektroda Cu ke elektroda Ag menghsilkan potensial standar (E°sel) = 0,45 volt. Jadi, tembaga lebih mudah teroksidasi daripada perak. Berdasarkan data di atas, urutan kecenderungan teroksidasi dari logam-logam Zn, Cu, dan Ag adalah Zn > Cu > Ag. Untuk membandingkan kecenderungan oksidasi atau reduksi dari suatu elektroda, telah ditetapkan suatu elektroda pembanding, yaitu elektroda pembanding hidrogen standar (SHE-Standard Hydrogen Electroda) (lihat Gambar 3.4). Elektroda hidrogen standar terdiri atas gas H2 dengan tekanan 1 atmosfer yang dialirkan ke dalam larutan asam (H+) 1 M melalui logam inert, yaitu platina pada temperatur 25 °C. Serbuk platina digunakan agar diperoleh luas permukaan sebesar KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 57 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud mungkin untuk mengadsorpsi gas H2. Ditetapkan elektrode hidrogen (E°hidrogen) mempunyai harga potensial = 0,00 volt. Penentuan E° untuk Zn dan Cu dapat di lihat pada Gambar 8. (a) (b) Gambar 3.5 Mengukur potensial standar elektroda Zn2+/Zn (a) dan Cu2+/Cu (b) (Sumber: General Chemistry, Petrucci) Cu2+ tereduksi menjadi Cu dalam reaksinya dengan H2, maka notasi selnya: PtH2(g, 1 atm) H+(1 M) ‖Cu2+(1 M)Cu(s) E°sel = +0,340 V elektroda potensial standar untuk pasangan Cu / Cu2+ dapat ditulis sebagai berikut: 𝑜 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 𝐸 𝑜 (𝑟𝑖𝑔ℎ𝑡) − 𝐸 𝑜 (𝑙𝑒𝑓𝑡) = (katoda ) (anoda) 𝑜 𝑜 𝑜 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 𝐸𝐶𝑢 = 0,340 𝑉 2+ /𝐶𝑢 − 𝐸𝐻 2+ /𝐻 2 𝑜 = 𝐸𝐶𝑢 2+ /𝐶𝑢 − 0 𝑉 = 0,340 𝑉 𝑜 𝐸𝐶𝑢 2+ /𝐶𝑢 = 0,340 𝑉 dengan demikian, standar reduksi setengah - reaksi adalah Cu2+ (1M) + 2e- Cu(s) E° Cu2+Cu = + 0,340 V Zn teroksidasi menjadi Zn2+ dalam reaksinya dengan H2, maka notasi selnya: Pt H2(g, 1 atm) H+(1 M) Zn2+( 1 M) Zn(s) 58 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA E°sel = -0,76 V elektroda potensial standar untuk pasangan Zn2+ / Zn dapat ditulis sebagai berikut: 𝑜 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 𝐸 𝑜 (𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛) − 𝐸 𝑜 (𝑘𝑖𝑟𝑖) 𝑜 = 𝐸𝑍𝑛 2+ /𝑍𝑛 − 0 𝑉 = −0,763 𝑉 𝑜 𝐸𝑍𝑛 2+ /𝑍𝑛 = −0,763 𝑉 dengan demikian, standar reduksi setengah - reaksi adalah Zn2+ (1M) + 2e- → Zn(s) E° ZnZn2+ = - 0,763 V Pada penentuan E° untuk Zn dan Cu di atas, kita juga dapat melihat bahwa elektroda pembanding hidrogen dapat tereduksi di katoda, atau teroksidasi di anoda. Reaksi reduksi untuk elektroda H2 : 2 H+ (aq) + 2e- → H2 (g) Reaksi oksidasi untuk elektroda H2 : H2(g) → 2 H+ (aq) + 2e- Karena potensial reduksi standar H+ H2 ditetapkan 0, maka : - Elektroda yang lebih mudah mengadakan reaksi reduksi dibandingkan dengan elektroda H2 memiliki harga potensial reduksi positif. - Elektroda yang lebih sukar mengadakan reaksi reduksi dibandingkan dengan elektroda H2 memiliki harga potensial reduksi negatif. Maka jika elektroda Zn dihubungkan dengan elektroda H2, besarnya potensial yang terukur ialah potensial elektroda Zn itu sendiri. Potensial reduksi (E°reduksi) : menyatakan besarnya kecenderungan (kemampuan) untuk menerima elektron. Potensial oksidasi (E°oksidasi) : menyatakan besarnya kecenderungan (kemampuan) untuk melepaskan elektron. KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 59 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Menurut kesepakatan (konvensi), potensial elektroda dikaitkan dengan reaksi reduksi. Jadi, potensial elektroda sama dengan potensial reduksi. Adapun potensial oksidasi sama nilainya dengan potensial reduksi, tetapi tandanya berlawanan. E°oksidasi = - E°reduksi Harga potensial elektroda standar (E°) dari berbagai elektroda diberikan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Daftar Potensial Reduksi pada 25 °C Standar (Sumber: General Chemistry, Petrucci) 60 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 2) Deret Volta Susunan unsur-unsur berdasarkan potensial elektrode standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta. Umumnya deret volta yang sering dipakai adalah adalah: Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektrode lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan. Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron) Logam merupakan reduktor yang semakin kuat (semakin mudah mengalami oksidasi) Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka Logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron) Ion logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah tereduksi) Fungsi dari deret logam volta adalah untuk mengetahui apakah reaksi tersebut bisa berlangsung spontan atau tidak, jadi unsur yang berada di kiri mampu mereduksi unsur yang berada disebelah kanannya. Deret logam semacam ini bisanya disebut deret keaktifan logam dengan Hidrogen sebagai pembanding. Logam di sebelah kiri H bereaksi dengan air sedangkan di sebelah kanan tidak bereaksi dengan air. K, Na, Ca, dan Mg dapat bereaksi dengan air, kalium lebih kuat bereaksi dengan air. Al, Zn, dan Fe bereaksi dengan uap air, dan tidak bereaksi dengan air dingin. Logam lain mulai dengan Pb ke kanan tidak bereaksi dengan uap air maupun air dingin. Ada hal yang perlu diperhatikan pada tabel potensial elektroda. Natrium mempunyai potensial yang kurang nergatif dibandingkan dengan kalsium tetapi natrium lebih kuat berekasi dengan air dibandingkan dengan kalsium. Hal yang lain yaitu harga potensial pada tabel hanya berlaku pada keadaan standard. Potensial Sel (Esel) Telah dijelaskan bahwa adanya beda potensial antara elektroda Zn dan elektroda Cu pada sel volta memungkinkan elektron mengalir dari Zn ke Cu pada KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 61 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud rangkaian luar. Kemampuan suatu sel elektrokimia untuk mendorong elektron mengalir melalui rangkaian luar ini disebut Potensial Sel (Esel). Nilai Esel dapat diukur menggunakan voltmeter atau multimeter. Nilai Esel bergantung pada suhu dan konsentrasi zat. Suatu nilai potensial sel standar (E°sel) telah ditetapkan sebagai nilai E yang diukur pada suhu 25 °C dan zat dalam larutan sebesar 1,0 M. (Untuk gas, konsentrasi dinyatakan sebagai tekanan gas dengan tekanan standar sebesar 1 atm). Sebagai contoh, Zn(s)Zn2+(aq, 1 M)‖Cu2+(aq, 1 M)Cu(s) E°sel = + 1,1 V Suatu sel elektrokimia dua setengah sel, yakni setengah sel oksidasi dan setengah sel reduksi. Dalam setengah sel oksidasi, kemampuan setengah sel untuk melepaskan elektron disebut potensial oksidasi. Sedangkan dalam setengah sel reduksi, kemampuan setengah sel untuk menyerap elektron disebut potensial reduksi. Keduanya disebut potensial elektroda (E) dan dilambangkan dengan Eoksidasi dan Ereduksi. Nilai potensial sel dari suatu elektrokimia merupakan gabungan Eoksidasi dan Ereduksi. Esel Ereduksi - Eoksidasi = (katoda) (anoda) atau Esel = Eoksidasi + Ereduksi (anoda) Pada kondisi standar, persamaan reaksi ini dapat ditulis sebagai : E°sel = E° oksidasi + E° reduksi (anoda) (katoda) Kegunaan potensial reduksi standar, E°, pada tabel Data E° di tabel mempunyai kegunaan, tiga di antaranya adalah: (i) Meramalkan kemampuan oksidasi dan reduksi dari zat Semakin positif nilai E°, semakin bertambah daya oksidasi zat, atau zat merupakan oksidator yang baik. Sebaliknya, semakin negatif nilai E°, semakin bertambah daya reduksi zat, atau zat merupakan reduktor yang baik 62 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA (ii) Menghitung E°sel Ada dua cara yang dapat digunakan untuk menghitung E°sel menggunakan data E° setengah sel di tabel, yakni: - Menghitung E°sel berdasarkan selisih potensial elektroda di katoda dan anoda Rumus yang digunakan adalah Esel = Ekatoda - Eanoda Di mana: Ekatoda = potensial reduksi standar (E°) dari unsur tereduksi di katoda. Eanoda = potensial reduksi standar (E°) dari unsur teroksidasi di anoda. - Menggunakan persamaan reaksi sel Tulis persamaan setengah reaksi oksidasi di anoda dan setengah reaksi reduksi di katoda. Lalu, sertakan nilai E° masing-masing. Tanda E° di anoda harus berlawanan dengan tanda yang diberikan pada tabel. Sedangkan tanda E° di katoda sesuai dengan tabel. Nilai E°sel adalah jumlah E° di anoda dan di katoda. (iii) Anoda : Katoda : .............. → .............. + nē Sel ................... : → .............. + nē → .............. ................... E° = (E di tabel) E° = (E di tabel) E°sel = ............ + Meramalkan reaksi redoks spontan Apakah semua anoda dan katoda yang dipasangkan akan menghasilkan reaksi redoks? Suatu reaksi redoks dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif di antara kedua setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi. Jadi, reaksi redoks dalam sel akan berlansung dengan sendirinya atau berlangsung spontan jika potensial sel yang dihasilkannya bertanda positif. Jika E°sel > 0 atau E°sel (+), reaksi berlangsung spontan. Jika E°sel < 0 atau E°sel (-), reaksi berlangsung tidak spontan. Hal ini dapat dipahami dengan lebih jelas melalui contoh pada Gambar 9 berikut. KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 63 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Gambar 3.6 Meramalkan apakah suatu reaksi redoks berlangsung spontan atau tidak spontan. 5. Sel Volta dalam kehidupan Sehari-hari Sel Volta yang banyak digunakan sebagai sumber energi primer yang mudah digunakan. Rangkaian sel volta dengan jembatan garam di atas jarang ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Sel volta yang digunakan saat ini dapat dikelompokkan menjadi tiga macam, yakni sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar. 1) Sel primer Pada sel primer, reaksi redoks yang terjadi tidak dapat balik. Sel primer hanya sekali pakai dan tidak dapat diisi ulang. Contoh baterai yang tergolong sel primer adalah baterai kering seng-karbon, alkaline, merkuri, perak oksida, dan Li/SOCl2. 2) Sel sekunder Pada sel sekunder, sel dapat diisi ulang dengan proses elektrolisis untuk mengembalikan anoda dan katoda ke kondisi awal. Contoh baterai yang tergolong sel sekunder adalah baterai Pb (aki), baterai Ni-Cd, NiMH, dan baterai ion lithium. Korosi Besi Bentuk yang paling umum dari korosi adalah karat besi. Fakta-fakta korosi besi: 1. Harus ada kelembaban dan oksigen 2. Besi berkarat lebih cepat pada pH rendah ([H+] tinggi). 3. Besi berkarat lebih cepat jika bersentuhan dengan larutan ion. 64 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 4. Besi berkarat lebih cepat jika bersentuhan dengan logam yang kurang aktif (seperti Cu) dan lebih lambat bersentuhan dengan logam yang lebih aktif (seperti Zn). Contoh: Fe(s) Fe2+ (aq) + 2e- [daerah anodik; oksidasi] Pada daerah katodik ini, elektron dilepaskan dari atom besi mereduksi molekul O2: O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e- 2H2O (l) [daerah katodik; reduksi] A B Gambar 3.7 Korosi Besi. A, A tampilan dekat dari permukaan besi. Korosi biasanya terjadi pada permukaan yang tidak teratur. B, Sebuah gambaran skematis dari area kecil permukaan, menunjukkan langkah-langkah dalam proses korosi. (Sumber : Petrucci, R.H. 2007. General Chemistry; Principles and Modern Application. Jilid 1-3. Edisi kesembilan) Terlihat proses redoks selesai secara keseluruhan; dengan demikian, hilangnya besi terjadi tanpa pembentukan karat: 2Fe(s) + O2 (g) + 4H+ (aq) 2Fe2+ (aq) + 2H2O (l) Karat yang terbentuk melalui reaksi redoks lain di mana reaktan berhubungan langsung. Ion Fe2+ yang terbentuk awalnya di daerah anodik yang di sekitarnya ada air dan bereaksi dengan O2, sering agak jauh dari lubang. Reaksi keseluruhan untuk tahap ini adalah 2Fe2+ (aq) + ½ O2 (g) + (2+n)H2O (l) Fe2O3.nH2O (s) + 4H+ (aq) [Koefisien n untuk H2O dalam persamaan di atas muncul karena karat, Fe2O3.nH2O, merupakan suatu bentuk besi(III)oksida dengan sejumlah hidrat.] Persamaan keseluruhan untuk karat besi : KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 65 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 2Fe(s) + 3/2 O2 (g) + nH2O (l) + 4H+ (aq) Fe2O3.nH2O (s) + 4H+ (aq) Ion H+ yang terbentuk bertindak sebagai katalis; yaitu, mempercepat proses seperti yang digunakan dalam satu langkah dari reaksi keseluruhan. Sebagai hasil akhir, karat lebih cepat pada pH rendah (tinggi [H+]). Larutan ionik mempercepat perkaratan dengan meningkatkan konduktivitas media berair dekat daerah anoda dan katodik. Pengaruh ion terutama terlihat pada kapal laut dan pada bagian bawah roda mobil yang digunakan di daerah beriklim dingin, di mana adanya garam yang digunakan untuk mencairkan es di jalanan yang licin. D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN Setelah mengkaji materi tentang Sel Volta dan Korosi Anda dapat mempelajari kegiatan eksperimen yang dalam modul ini disajikan petunjuknya dalam lembar kegiatan. Untuk kegiatan eksperimen, Anda dapat mencobanya mulai dari persiapan alat bahan, melakukan percobaan dan membuat laporannya. Sebaiknya Anda mencatat hal-hal penting untuk keberhasilan percobaan, Ini sangat berguna bagi Anda sebagai catatan untuk mengimplementasikan di sekolah. 66 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Lembar Kerja 1 I. KEREAKTIFAN LOGAM Pendahuluan : Deret kereaktifan logam yang dikenal dengan deret volta adalah deretan logam-logam yang tersusun berdasarkan daya oksidasinya terhadap logam lain. Berdasarkan deret ini dapat diramalkan apakah reaksi redoks dapat berlangsung spontan atau tidak. II. Tujuan Meneliti deret pendesakan logam III. Alat dan Bahan Tabung reaksi Pinset Ampelas Pelat logam Zincum (Zn) Pelat logam Magnesium (Mg) Pelat logam Tembaga (Cu) Pelat logam Besi (Fe) 30 buah 5 buah 1 lembar 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah Pelat logam timbal 1 buah Larutan CuSO4 0,1 M Larutan ZnSO4 0,1 M Larutan MgSO4 0,1 M Larutan FeSO4 0,1 M Larutan Pb(NO3)2 0,1 M IV. Langkah Kerja 1. Reaksikan zat-zat seperti pada gambar di bawah ini ! Pengamatan : (1)………………………………………….. …………………………………………. (2)…………………………………………. ………………………………………….. ZnSO4 CuSO4 0,1 M (1) 0,1 M (2) Reaksi itu secara umum ditulis sebagai berikut : L (s) + MX(aq) LX(aq) + M (s) Jelaskan reaksi tersebut berdasarkan daya oksidasi logam-logamnya ! → ………………………………………………………………………………………………… … KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 67 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 2. Gambar di bawah ini menunjukkan percobaan reaksi pendesakan logam terhadap ion logam lain dalam larutan menurut reaksi : L (s) + MX(aq) → LX(aq) + M (s) Catatan : A terjadi reaksi (+) B tidak terjadi reaksi (-) Larutan yang digunakan : Larutan Larutan Larutan Larutan Larutan CuSO4 0,1 M ZnSO4 0,1 M MgSO4 0,1 M FeSO4 0,1 M Pb(NO3)2 0,1 M 3. Tentukan ion logam yang didesak dan yang tidak didesak pada data berikut ini : Logam MX (aq) Zn2+ Cu2+ Zn Mg2+ Fe2+ Pb2+ Kesimpulan : a. Ion logam yang didesak b. Ion logam yang tidak didesak a…………………………………… …………………………………….. b…………………………………… +/Mg a…………………………………… b……………………………………. +/Fe a…………………………………… …………………………………….. b…………………………………… …………………………………….. +/Cu a…………………………………… …………………………………….. b…………………………………… …………………………………….. +/Pb a…………………………………… …………………………………….. b…………………………………… …………………………………….. +/- 68 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 4. Dari data di atas urutkan logam tersebut mulai dari reduktor terkuat sampai yang terlemah ! Deretan logam tersebut adalah bagian dari deret volta yang merupakan urutan kereaktifan logam dari reduktor kuat ke reduktor lemah. V. Pertanyaan 1. Tuliskan deret volta dengan lengkap ! 2. Sebutkan unsur bukan logam yang ada dalam dalam deret volta ! 3. Mengapa unsur-unsur itu dimasukkan ke dalam deret volta ! KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 69 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Lembar Kerja 2. SEL VOLTA I. Pendahuluan : Mengapa batu baterai dan aki dapat mengalirkan arus listrik? Rangkaian yang tersusun pada saat keduanya mengalirkan arus listrik disebut Sel Volta. Pada suatu percobaan sel Volta, kita dapat mengukur potensial sel yang diuji kemudian membandingkan hasil pengukuran berdasarkan perhitungan. II. Tujuan Merangkai sel Volta untuk mengukur potensial sel yang terjadi pada suatu reaksi, dan membandingkan hasil pengukuran berdasarkan hasil perhitungan. III. Alat dan Bahan Gelas kimia 100 mL buah Voltmeter buah Kabel dengan capit buaya buah Kertas Ampelas Kertas saring IV. 1. 2 1 2 Larutan CuSO4 0,1 M Larutan MgSO4 0,1 M Larutan ZnSO4 0,1 M Logam seng Logam tembaga Pita magnesium Cara Kerja Masukkan 75 mL larutan CuSO4 0,1 M ke dalam gelas kimia I dan celupkan lempeng logam tembaga sebagai elektroda ke dalam larutan tersebut. 2. Masukkan 75 mL larutan ZnSO4 0,1 M ke dalam gelas kimia II dan celupkan lempeng logam seng ke dalam larutan tersebut. 3. Hubungkan kedua larutan dengan memasang jembatan garam (caranya dengan merendam kertas saring ke dalam larutan KCl 1,0 M, kemudian dicelupkan ujung yang satu ke dalam gelas kimia I dan ujung yang satunya ke gelas kimia II). 70 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 1. Pasangkan voltmeter di antara kedua lempeng logam dengan rangkaian seperti ada gambar di bawah ini. Amati hasil pengukuran voltmeter. Jika jarum voltmeter bergerak ke arah negatif, putuskan rangkaian dengan segera. Sebaliknya jika jarum voltmeter bergerak ke arah positif, catat hasilnya. 2. Hitung Eº sel dari sel Volta berdasarkan data dari literatur dan bandingkan dengan hasil percobaan. 3. Ulangi langkah 1 s.d 6 untuk larutan CuSO4 0,1 M dan MgSO4 0,1 M (logam yang dicelupkan sesuaikan dengan larutannya). 4. Hasil Pengamatan Eº sel hasil pengamatan yang tertera pada voltmeter untuk reaksi Zn(s) +CuSO4(aq) → Cu2+ + 2eZn → → Cu Zn2+ + 2e- Cu(s) + ZnSO4( aq) adalah …………. Volt Eº = . . . . volt Eº = . . . . volt Eº = . . . . volt KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 71 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Eº sel hasil pengamatan yang tertera pada voltmeter untuk reaksi Mg(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + MgSO4( aq) adalah ………………….Volt Eº sel berdasar data literatur: Cu2+ + 2e → Mg → Cu Eº = . . . . volt Mg2+ + 2e Eº = . . . . volt Eº = . . . . volt Pertanyaan 1. Apakah yang dimaksud dengan sel Volta itu ? 2. Tentukan reaksi yang terkadi di anoda dan katoda pada sel Volta! 3. Gambarkan rangkaian sel Volta lengkap dengan keterangannya! 4. Apa fungsi jembatan garam? 5. Apa yang harus dilakukan jika pada percobaan didapat potensial negative? 72 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Sel Volta (Buah-buahan) Untuk menguji potensial sel dapat pula dilakukan dengan mencelupkan dua macam logam kedalam buah-buahan yang mengandung larutan asam, kemudian hubungkan kedua logam tersebut dengan Voltmeter seperti pada gambar berikut. Lakukan percobaan untuk sel dengan elektrode seperti pada tabel: Logam yang digunakan Potensial Sel Cu dengan Zn ……………………………………………… …………................................... Cu dengan Mg ……………………………………………… …………................................... Cu dengan Fe ……………………………………………… …………................................... Mg dengan Fe ……………………………………………… …………................................... Zn dengan Fe ……………………………………………… …………................................... KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 73 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Lembar Kerja 3 Proteksi katodik I. Pendahuluan : Proteksi katodik (cathodik protection) adalah teknik yang digunakan untuk mengendalikan korosi pada permukaan logam dengan menjadikan permukaan logam tersebut sebagai katoda dari sel elektrokimia. Proteksi katodik ini merupakan metode yang umum digunakan untuk melindungi struktur logam dari korosi. Cara ini efektif mencegah keretakan logam akibat korosi (stress corrosion cracking). Sistem proteksi katodik biasa digunakan untuk melindungi baja, jalur pipa, tangki, tiang pancang, kapal, anjungan lepas pantai, dan selubung (casing) sumur minyak di darat. II. Tujuan Mengetahui pengaruh logam-logam lain pada proses korosi besi (paku). III. Alat dan Bahan Cawan petri Paku reng Pelat logam Zincum (Zn) Pelat logam Magnesium (Mg) Pelat logam Tembaga (Cu) Pelat logam Timah (Sn) Gelas kimia 1 L Ampelas 74 5 buah 5 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah Pembakar spiritus Korek api Agar-agar putih K3Fe(CN)6 5 % Fenolftalein Akuades NaCl KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 1 buah 1 buah 3 gram 10 mL 2 mL 250 mL 7,5 gram LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA IV. Langkah Kerja 1. Masukkan agar-agar bubuk dan NaCl ke dalam gelas kimia.tambahkan akuades, lalu aduk rata. 2. Didihkan campuran agar-agar dan air sambil diaduk-aduk hingga semua agar-agar larut. 3. Matikan api dan biarkan uap air dari larutan menghilang. 4. Tambahkan 10 mL larutan K3Fe(CN)6 5% dan 2 mL larutan fenolftalein. 5. Hangat-hangat kuku, tuangkan larutan agar-aagar ke dalam cawan hingga cawan terisi kira-kira setengah volumenya. 6. Siapkan paku dan logam-logam lain yang akan diuji. Ampelas permukaan logam-logam tersebut hingga bersih. 7. Ke dalam cawan berisi agar, masukkan logam berikut : 8. Amati gejala yang terjadi ! V. Pengamatan No. Logam 1. Paku 2. Paku + Zn 3. Paku + Mg 4. Paku + Cu 5. Paku + Sn Hasil Pengamatan Pada Paku Titik a Titik b Titik c KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 75 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Pertanyaan 1. Pada cawan petri manakah paku paling banyak mengalami korosi ? Jelaskan ! 2. Sebutkan logam yang bertindak sebagai anoda dan katoda ! Jelaskan ! 3. Logam mana yang dapat melindungi besi dari proses perkaratan ? Mengapa demikian ? 4. Ion apakah yang menyebabkan perubahan warna pada titik (a) dan (b) ? 5. Tuliskan reaksi kimia yang terjadi pada titik (a) dan (b) ? 6. Ion apakah yang menyebabkan perubahan warna pada titik (c) ? 7. Tuliskan reaksi kimia yang terjadi pada titik (c)? 8. Tentukan pada titik mana terjadi oksidasi dan reduksi! 76 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA E. LATIHAN/KASUS/TUGAS Soal Pilihan Ganda 1. Diketahui data potensial elektroda standar : Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0,80 volt Zn2+(aq) + 2eIn3+(aq) + 3eMn2+(aq) + 2e- Zn(s) E° = -0,76 volt In(s) E° = -0,34 volt Mn(s) E° = -1,20 volt Reaksi redoks yang berlangsung spontan adalah .... A. Zn(s) + Mn2+(aq) Mn(s) + Zn2+(aq) B. 3Ag(s) + In3+(aq) In(s) + 3Ag+(aq) C. 2In(s) + 3Mn2+(aq) 3Mn(s) + 2In3+(aq) D. 3Zn(s) + 2In3+(aq) 3Zn2+(aq) + 2In(s) 2. Diketahui potensial reduksi : Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E° = -0,44 volt Al (aq) + 3e Al(s) E° = -1,66 volt 3+ - Potensial sel untuk reaksi : 3Fe2+(aq) + 2Al(s) 3Fe(s) + 2Al3+(aq) adalah .... A. -1,22 volt B. +1,22 volt C. +2,0 volt D. -2,0 volt 3. Bila diketahui potensial elektroda standar : Al3+ (aq) + 3e Al Al (s) (s) E° E° = = -1,76 volt Zn2+ (aq) + 2e Zn (s) E° = -0,76 volt Fe + 2+ (aq) Cu2+ (aq) + 2e 2e Fe (s) E° = -0.44 volt Cu (s) E° = +0,34 volt Notasi sel volta yang E° selnya paling besar adalah …. A. Al/Al3+//Zn2+/Zn B. Fe/Fe2+//Al3+/Al C. Zn/Zn2+//Cu2+ /Cu D. Al/Al3+//Cu2+/Cu KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 77 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 4. Diketahui data potensial standar berikut : Zn2+ (aq) + 2e Zn (s) Cu2+ (aq) + 2e Cu (s) Eo = + 0,34 volt Mg2+ (aq) + 2e Mg (s) Eo = - 2,34 volt Cr3+(aq) + 3e Cr (s) Eo = -0,76 volt Eo = - 0,74 volt Harga potensial sel (E° sel) yang paling kecil terdapat pada …. A. Zn / Zn2+ (aq) // Cu2+(aq) / Cu B. Zn / Zn2+ (aq) // Cr3+(aq) / Cr C. Mg / Mg2+ (aq) // Cr3+ (aq) / Cr D. Mg / Mg2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu 5. Notasi sel yang benar sesuai gambar berikut adalah …. A. Zn(s) / Zn2+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s) B. Zn2+(aq) / Zn(s) // Ag(aq) / Ag+(s) C. Ag(s) / Ag+(aq) // Zn2+(aq) / Zn(s) D. Ag(s) / Ag+(aq) // Zn(s) / Zn2+(aq) 6. Jika diketahui : Zn(s) + Cu2+(aq) Sn2+(aq) + 2eCu2+(aq) + e- Zn2+(aq) + Cu(s) Sn(s) E° = +1,1 volt E° = -0,14 volt Cu(s) E° = +0,34 volt Potensial standar bagi reaksi: Zn(s) + Sn2+(aq) Zn2+(aq) + Sns) adalah .... A. +1,24 volt B. +0,96volt C. +0,76 volt D. +0,62 volt 78 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 7. Logam kadmium dimasukkan ke dalam larutan CuSO4 1,0 M. Pada suhu 25oC, 𝐸 𝑜 𝐶𝑑2+/𝐶𝑑 = -0,40 V dan 𝐸 𝑜 𝐶𝑢2+/𝐶𝑢 = +0,34 V. Pernyataan yang benar adalah .... A. Tidak terjadi reaksi antara ion Cd2+ dan larutan CuSO4 B. Cd mereduksi ion Cu2+ C. Cu mereduksi ion Cd2+ yang terbentuk D. Ion Cu2+ mereduksi Cd 8. Berikut ini yang merupakan kegunaan dari sel volta adalah .... A. Penyepuhan B. Pemurnian logam C. Pembuatan baterai D. Pembuatan natrium 9. Diantara gambar percobaan berikut perkaratan paling lambat terjadi pada tabung …. A. B. minyak Air suling yang dididihkan Air suling yang dididihkan C. D. Kain wol Kalsium hidrosida anhidrat Kain wol Kalsium hidrosida anhidrat 10. Data dari reaksi setengah sel dengan E° sebagai berikut: Pb2+(aq) / Pb(s) = -0,13 volt Cu2+(aq) / Cu(s) = +0,34 volt Sn2+(aq) / Sn(s) = -0.14 volt Ni2+(aq) / Ni(s) = -0,23 volt Mg2+(aq) / Mg(s) = -2,38 volt Fe2+(aq) / Fe(s) = -0,41 volt Logam yang dapat mencegah korosi pipa besi yang ditanam di dalam tanah adalah .... A. Ni KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 79 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud B. Sn C. Mg D. Cu Soal Uraian 1. Suatu sel volta terdiri dari logam Pb dalam larutan PbCl2 1 M dam logam Cu dalam larutan CuSO4 1 M. a. Gambarkan sel volta dengan jembatan garam. b. Apa fungsi jembatan garam dalam suatu sel elektrokimia? c. Apa yang dimaksud anoda dan katoda pada sel? d. Tulis setengah reaksinya pada anoda dan katoda e. Tulis arah aliran elektron pada rangkaian luar dan dalam larutan elektrolit. 2. Dari data potensial reduksi berikut, tentukan reaksi sel, diagram sel, potensial selnya, dan notasi selnya. a. Mg2+(aq) + 2ePb (aq) + 2e 2+ - b. Bi3+(aq) + 3eFe2+(aq) + 2e- Mg(s) E° = -2,37 volt Pb(s) E° = -0,13 volt Bi(s) E° = +0,30 volt Fe(s) E° = -0,44 volt 3. Perhatikan notasi sel volta berikut. Mn(s)Mn2+(aq) ‖ Cl2 (g) Cl-(aq) Pt(s) E°sel = + 2,54 V Jika diketahui 𝐸 𝑜 𝐶𝑙2 /𝐶𝑙− = +1,36 V, berapa 𝐸 𝑜 𝑀𝑛2+/𝑀𝑛 ? 4. Simak persamaan reaksi redoks berikut. MnO4-(aq) + 8H+(aq) + Fe2+(aq) Mn2+(aq) + 4H2O (l) + Fe3+(aq) Berapa E°sel reaksi ? apakah reaksi akan berlangsung spontan atau tidak spontan 5. Sel volta dikelompokkan menjadi sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar. a. Apa yang dimaksud dengan sel primer, sel sekunder, dan sel bahan bakar? b. Mengapa baterai seng-karbon alkaline lebih tahan lama dibanding baterai seng-karbon biasa? 80 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA c. Aki termasuk sel sekunder. Apa fungsi utama aki pada mobil ? bagaimana prinsip pengisian ulang aki? d. Mengapa sel bahan bakar disebut sebagai sel masa depan? 6. Perhatikan setengah reaksi berikut ini. Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E° = -0,44 volt Al3+(aq) + 3e- Al(s) E° = -1,66 volt Au (aq) + 3e 3+ - Au(s) E° = +1,42 volt a. Mana yang lebih mudah terkorosi, Fe atau Au? b. Mengapa Al pada kenyataannya lebih tahan korosi dibandingkan Fe? F. RANGKUMAN Sel volta (atau sel Galvani) adalah sel elektrokimia yang melibatkan reaksi redoks spontan dan menghasilkan arus listrik. Elektroda dimana terjadi oksidasi dinamakan anoda; sedangkan reduksi dinamakan katoda. Persyaratan ini terpenuhi oleh jembatan garam, yang dalam bentuk sederhananya berupa tabung U terbalik yang berisi larutan elektrolit inert, seperti KCl atau NH4NO3 atau Na2SO4. Prinsip elektrokimia membantu kita memahami korosi, reaksi redoks yang tidak diinginkan di mana logam diserang oleh beberapa substansi dalam lingkungannya. Korosi besi menjadi karat disebabkan oleh adanya air dan oksigen, dan dipercepat oleh adanya zat elektrolit, seperti garam. Perlindungan logam dengan menempatkan logam lain yang lebih mudah mengalami oksidasi dinamakan perlindungan katodik (cathodic protection). G. UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT Setelah menyelesaikan tes formatif ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kunci/rambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 80%, silakan Anda terus mempelajari Kegiatan Belajar selanjutnya, namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80%, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan belajar ini. KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B 81 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 82 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: REDOKS 2 (SEL VOLTA DAN KOROSI) KELOMPOK KOMPETENSI B KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH (KONSTANTA ION ASAM BASA DAN INDIKATOR ASAM BASA, TRAYEK pH) Pada modul sebelumnya telah dibahas senyawa yang larut dalam air dapat diklasifikasikan sebagai elektrolit atau nonelektrolit. Senyawa elektrolit dalam larutannya menghasilkan ion-ion yang dapat menghantar listrik, contohnya asam dan basa. Konsentrasi ion dalam Gambar 4.1. Pengukuran pH bahan kimia dirumah berupa asam lemah dengan indikator universal larutan elektrolit kuat dapat dihitung langsung dari molaritas larutan tersebut. Untuk larutan elektrolit lemah perhitungan ion-ion dalam larutannya menggunakan konstanta ionisasi asam dan basa. Materi Konstanta ionisasi asam basa dan pH larutan merupakan materi kimia SMA, pada Kurikulum 2013 disajikan di kelas XI semester 2 dengan Kompetensi Dasar (KD) sebagai berikut KD dari Kompetensi Inti 3 (KI 3) Aspek Pengetahuan: 3.10. Menganalisis sifat larutan berdasarkan konsep asam basa dan/atau pH larutan. KD dari KI 4 aspek Keterampilan: 4.10 Mengajukan ide/gagasan tentang penggunaan indikator yang tepat untuk menentukan keasaman asam/basa atau titrasi asam/basa. Kompetensi guru pada program guru pembelajar Modul B ini untuk materi ini adalah “20.1 Memahami konsep-konsep, hukum-hukum, dan teori-teori kimia meliputi struktur, dinamika, energetika dan kinetika serta penerapannya secara fleksibel”. A. Tujuan Setelah mempelajari modul ini, diharapkan Anda dapat: 1. memahami konstanta ionisasi air dan asam basa 2. memahami skala pH dan pOH larutan dan bagaimana menggunakannya 3. menentukan trayek pH berbagai macam indikator asam basa. KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 83 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 4. memahami pH larutan berdasarkan trayek pH indikator. B. Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi yang diharapkan dicapai adalah: 1. menerapkan harga kw, ka dan kb pada perhitungan konsentrasi larutan asam basa; 2. menentukan jenis larutan sesuai dengan data harga ph beberapa larutan; 3. menghtung pH larutan asam dan basa; 4. membedakan trayek pH indikator asam basa.; 5. memperkirakan pH larutan berdasarkan trayek pH indikator; C. Uraian Materi 1. Konstanta Ionisasi Asam Basa Pada uraian materi ini Anda dapat mengkaji kembali tentang tetapan kesetimbangan air, tetapan ionisasi asam dan basa serta pH larutan. a. Tetapan Keseimbangan Air (Kw) Penelitian mengenai daya hantar listrik yang sangat akurat menunjukkan bahwa air mengalami ionisasi. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut: H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq) (1) Ion H3O lebih umum dinyatakan sebagai ion H , sehingga reaksi ionisasi air di + + atas juga dapat ditulis menjadi: H2O (aq) H+ (aq) + OH- (aq) Berdasarkan persamaan reaksi di atas, kita dapat menuliskan rumusan tetapan keseimbangan untuk reaksi ionisasi air, yaitu: K= [H3 O+ ][OH − ] [H2 O] Konstanta kesetimbangan air diketahui sebagai produk ionisasi dari air biasa dinyatakan dengan lambang Kw. Kw [H2O] = [H3O+][OH- ] Pembentukan ion H3O+ dari ionisasi air selalu disertai oleh pembentukan ion OH-. Dengan demikian, di dalam air murni konsentrasi H3O+ selalu sama dengan konsentrasi OH- . Pengukuran yang cermat menunjukkan bahwa dalam air murni pada 25 °C, [H3O+] = [OH-] = 1,0 x 10-7 mol/L Jika konsentrasi ini dimasukan ke rumus Kw maka Kw = [H3O+][OH-] = (1,0 x 10-7)(1,0 x 10-7) 84 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA = 1,0 x 10-14 (pada suhu 25oC) Meskipun harga Kw = [H3O+][OH-] = 1,0 x 10-14 diperoleh untuk air murni, akan tetapi hal tersebut juga untuk berlaku untuk larutan dalam air yang encer pada 25 °C. Ini adalah salah satu temuan paling berguna dari ahli kimia. Ini memberikan hubungan sederhana antara konsentrasi ion H3O+ dan OH- untuk semua larutan encer dalam air. Nilai Kw akan berbeda pada temperatur yang berbeda seperti yang tertera pada tabel 4.1. Tabel 4.1. Kw pada beberapa suhu Suhu ( oC) Kw 0 1,1 x10-15 10 2,9 x10-15 23 1,0 x10-14 37* 2,4 x10-14 45 4,0 x10-14 60 9,6 x10-14 *Suhu normal tubuh manusia b. Hubungan [H+] dan [OH-] Untuk air murni, konsentrasi ion H+ dan OH- adalah sama, sehingga berdasarkan persamaan: Kw = [H3O+][OH-] =1,0 x 10-14 atau biasa ditulis Kw=[H+][OH-]= 1,0 x 10-14 Kw = [H+]2 atau Kw= [OH-]2 maka = [H+] = [OH-]= √1,00.10−14 Pada suhu 25 oC, nilai Kw = 1,00 x 10-14, maka: [H + ] = [OH− ] = √1,00.10−14 = 1,0 . 10−7 mol L−1 = 10−7 M Jika ke dalam air ditambahkan asam, maka [H+] akan meningkat ini sama saja artinya telah terjadi pergeseran keseimbangan pada reaksi (1) ke kiri yang menyebabkan konsentrasi ion OH- berkurang. Akibatnya larutan akan bersifat asam, dan sebaliknya jika ke dalam air ditambahkan basa maka konsentrasi ion OH- akan meningkat. Jadi, larutan akan bersifat basa. Secara definisi larutan “netral” pada suhu 25oC adalah larutan dimana [H3O+] = [OH-] yakni 1,0 x 10-7 M KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 85 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Contoh perhitungan ion [H3O+] dan [OH-] dalam larutan asam kuat dan basa kuat: 1) Tentukan ion [H3O+] dan [OH-] dalam larutan 2,5 mol/L asam nitrat Jawaban: Asam nitrat merupakan asam kuat, terionisasi sempurna HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- Pada [HNO3] = 2,5 mol/L, terdapat [H3O+] = 2,5 mol/L [OH−] = 1,0 × 10−14 mol/L [OH − ] = 1,0 × 10−14 mol/L 2,5 = 4,0 × 10−15 mol/L 2) Tentukan ion [H3O+] dan [OH-] dalam larutan 0,16 mol/L barium hidroksida Jawab: Barium hidroksida terionisasi dengan sempurna dalam air dengan persamaan reaksi: Ba(OH)2 (aq) → Ba2+(aq) + 2OH− (aq) Satu mol Ba(OH)2 dalam larutan membentuk dua mol ion OH− Maka [OH−] = 2 × 0,16 = 0.32 mol/L [H3O+] = 1,0 × 10−14 mol/L 0,32 = 3,1 × 10−14 mol/L c. Konstanta Ionisasi Asam Lemah dan basa lemah 1) Konstanta Ionisasi Asam Lemah Asam lemah [HA] akan terionisasi dengan reaksi kesetimbangan. HA(aq) 86 H+(aq) + A–(aq) KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Konstanta kesetimbangan asam untuk HA dapat dinyatakan dengan [H+] dari asam lemah dapat ditentukan jika harga Ka nya diketahui. Jika Ka besar maka [H+] juga besar atau asam makin kuat. Jadi, dapat disimpulkan bahwa makin besar Ka suatu asam, sifat asam makin kuat. Harga konstanta ionisasi asam dari beberapa asam lemah pada suhu 25 oC, dapat dilihat pada Tabel. Tabel 4.2 Konstanta ionisasi beberapa asam lemah Nama Asam Rumus Kimia Nilai Ka Asam asetat CH3COOH 1,7 x 10–5 Asam karbonat H2CO3 4,3 x 10–7 Asam formiat HCOOH 1,7 x 10–4 Asam fluorida HF 6,8 x 10–4 Asam oksalat H2C2O4 5,6 x 10–2 Asam hipoklorit HClO 3,5 x 10–8 Asam sulfit H2SO3 1,3 x 10–2 Ebbing, General Chemistry Contoh penentuan jumlah ion pada asam lemah Tentukan [H+] yang terdapat dalam asam formiat 0,01 M. Jika diketahui Ka HCOOH = 1,7 x 10–4. Penyelesaian: Persamaan reaksi ionisasi HCOOH HCOOH(aq) H+(aq) + HCOO–(aq) KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 87 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud [H+] = √𝐾a. 𝐶a = √1,7.10−14 𝑥 0,01 = 1,30 x 10-3 M Jadi, konsentrasi ion H+ dalam larutan HCOOH 0,01 M adalah 1,34 x 10–3 M. d. Konstanta Ionisasi Asam Lemah Seperti halnya asam lemah, suatu basa lemah tidak terionisasi sempurna di dalam larutan. Spesi yang ada di dalam larutan tidak hanya ion-ionnya melainkan molekularnya juga. Seperti juga asam lemah, konsentrasi OH- dari basa lemah ini tidak dapat dihitung langsung secara stoikiometri dari larutan sebab tidak terurai semua. Mari kita tinjau reaksi di bawah ini: LOH(aq) L+(aq) + OH-(aq) Kc = Kb = [L+ ][OH− ] [LOH] Dari persamaan [L ] = [OH-] maka: + Kb = [OH− ]2 [LOH] [OH− ] = √kb [LOH] e. Derajat Ionisasi (𝛂) Derajat ionisasi dapat didefinisikan sebagai konsentrasi zat yang terionisasi dibagi konsentrasi awaldengan rumus α= f. konsentrasi zat terionisasi x 100% konsentrasi awal Derajat Keasaman (pH) pH minuman ringan seperti pada gambar adalah 3,12. Beberapa minuman ringan bersifat asam karena didalamnya larut CO2 dan bahan tambahan lainnya. Beberapa bahan kimia di rumah atau Gambar 4.2. pH minuman ringan diukur dengan pH meter modern “Household Chemistry” memiliki pH tinggi. Keasaman larutan dapat digambarkan secara kuantitatif dengan menyatakan konsentrasi ion hidronium atau ion hidrogen yang ada dalam larutan, namun 88 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA umumnya jumlah ion ini sangat kecil. Ahli biokimia Denmark bernama Søren Sørensen telah menghasilkan ide yang cemerlang dalam menyederhanakan penulisan derajat keasaman ini (dan kebasaan) dengan skala logaritma berdasarkan 10. The pH of a solution is the exponential power of hydrogen (or hydronium) ions, in moles per litre. Oleh karena itu pH dapat dinyatakan sebagai berikut: pH = -log [H3O+] atau pH = -log [H+] Perhatikan bahwa pH adalah berdimensi kuantitas, dengan kata lain, pH tidak memiliki satuan. Sejalan dengan rumus pH, harga pOH (kekuatan ion hidroksida) dapat dihitung dengan rumus: pOH = -log [OH-] Jika Kw = [H3O +] [OH-] = 1,0 × 10-14 pada 25 ° C Maka pH + pOH = 14 Skala pH beberapa bahan dalam kehidupan sehari-hari tertera pada tabel. Tabel 4.3. pH beberapa bahan yang ada dalam kehidupan sehari-hari. Bahan Skala pH Asam lambung 1,6-3,0 Minuman ringan 2,0-4,0 lemon 2,2-2,4 cuka 2,4-3,4 tomat 4,0-5,0 Urine manusia 4,8-8,4 Susu sapi 6,3-6,6 saliva 6,5-7,5 Darah manusia 7,3-7,5 Putih telur 7,6-8,0 Milk of magnesia Household ammonia Derajat Keasaman Makin Asam 10,5 11-12 Makin Basa (Sumber: Chemistry, Witthen 2010) KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 89 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud g. Pengujian pH dengan Indikator Universal Pengujian pH larutan dapat dilakukan menggunakan berbagai cara dan bahan, seperti menggunakan kertas indikator universal, indikator universal cair dan pH meter. Indikator universal, umumnya berbentuk pita kertas berwarna kuning. Jika dicelupkan ke dalam larutan asam atau basa, warna kertas akan berubah sesuai keasaman dan kebasaan larutan tersebut. Untuk menentukan pH larutan yang diuji, bandingkan warna yang timbul dengan warna-warna pada skala pH indikator seperti berikut: NETRAL ASAM 1 2 MERAH 3 5 4 7 6 BASA 8 9 10 11 JINGGA HIJAU BIRU Kertas Indikator universal dan warnanya sesuai pH Indikator universal ada yang memiliki skala pH dari 1 sampai 11, 1 sampai 14, juga yang sangat akurat dengan harga pH pecahan. Skala pH digambarkan sebagai berikut : 1 2 3 4 5 6 asam 7 netral 8 9 10 11 12 13 14 basa Larutan yang bersifat asam mempunyai harga pH < 7 Larutan yang bersifat netral mempunyai harga pH = 7 Larutan yang bersifat basa mempunyai harga pH > 7 h. Pengujian dengan pH meter Untuk menguji sifat larutan asam, basa larutan dapat pula menggunakan pH meter. Alat ini tinggal dicelupkan pada larutan yang akan diuji selanjutnya pada alat akan muncul angka skala pH dari larutan tersebut. Dari harga pH inilah larutan dapat ditentukan sifat asam basanya. 90 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Gambar 4.3 Macam-macan pH meter digital i. Perhitungan pH dan pOH Perhitungan pH dan pOH asam dan basa kuat Berikut ini beberpa contoh perhitungan pH dan pOH larutan 1) Tentukan [H+] , [OH-], harga pH dan pOH dari HNO3 0,015 M Jawaban: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- Asam nitrat merupakan asam kuat atau terionisasi sempurna maka [H3O+] atau [H+] = 0,015 M pH= - log [H+] = - log 0,015 = -(-1,82) = 1,82 pOH = 14,00 - 1,82 = 12,18 Karena [H3O+] [OH-] = 1,0 x 10-14 Maka [OH-] = 1,0 x 10−14 0,015 [OH-] = 6,7 x 10-13 M 2) Tentukan pH larutan yang mengandung 1,48 gram Ca(OH)2 dalam 1 L air? Jawaban: Persamaan reaksi Ca(OH)2(aq) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Jumlah mol semua spesi dalam larutan Ca(OH)2(aq) 1.48 𝑔𝑟𝑎𝑚 74 𝑔𝑟/𝑚𝑜𝑙 → =0,02 mol Ca2+(aq) + 0,02 mol 2OH-(aq) 2 x 0,02 mol = 0,04 mol Konsentrasi OH- di dalam larutan adalah = 0,04 mol 1L = 0,04 mol/L pOH = -log [OH-] = - log 0,04 mol/L = 2 - log 4 pH = 14 – (2 - log 4) = 12 + log 4 maka pH 1,48 gram Ca(OH)2 adalah 12 + log 4 Hubungan antara [H3O+] atau [H+], pH, [OH-], dan pOH dalam larutan asam dan basa tertera pada tabel berikut. KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 91 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Tabel 4.4 Hubungan [H3O+] atau [H+], pH, [OH-], dan pOH (Sumber: Chemistry, Whitten 2010) j. Perhitungan pH Asam Lemah Jika diketahui Ka dari asam asetat adalah 2 x 10-5, tentukan pH larutan yang mengandung 0,2 mol asam asetat dalam 1 L larutan. Persamaan reaksi CH3COOH(aq) H+(aq) + CH3COO-(aq) [H + ] = √Ka [CH3 COOH] [H + = √2x 10−5 x 2 x10−1 M = √4 x 10−6 [H+] = 2 x 10-3 Maka pH asam asetat 0,2 mol adalah : pH = - log [H+] = - log 2 x 10-3 = 3 – log 2 k. Menghitung pH Basa Lemah Jika kita memiliki Larutan NH3 0,004 M, berapakah pH yang dimiliki jika diketahui kb NH3 adalah 1 x 10-5) [OH − ] = √Kb x [NH4 OH] [OH − ] = √1 x 10−5 x 4 x 10−3 [𝑂𝐻 − ] = 2 𝑥 10−4 pOH= - Log [OH-] 92 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA = - log 2 x 10-4 = 4 – log 2 pH = pKw – pOH = 14 - (4 – log 2) = 10 + log 2 l. Menghitung pH Campuran Berikut ini contoh perhitungan pH campuran yang terdiri dari asam dan basa kuat Contoh soal: Tentukan pH campuran dari larutan 50 mL HCl 0,1 M dengan 50 mL larutan Ca(OH)2 0,1 M Jawaban: Pada reaksi asam kuat dengan basa kuat reaksi yang terjadi adalah: H+ (aq) + Mula OH- (aq) H2O(l) 50 x 0,1 M 2 x 50 x 0,1 M 5 mmol 10 mmol Reaksi 5 mmol Akhir -- 5 mmol 5 mmol Dari stoikiometri ini, kita melihat bahwa yang bersisa dalam pencampuran tersebut adalah [OH-]: 5 mmol [OH-] sisa = 50+50 mL = 5 x 10-2 M pOH = - log [OH-] = - log 5 x 10-2 M = 2 – log 5 pH = pKw – pOH = 14 – (2 – log 5) = 12 + log 5 Untuk menghitung pH campuran yang lainnya akan dibahas di bab hidrolisis dan larutan penyangga. 2. Indikator Asam Basa Dan Trayek pH Untuk menentukan suatu larutan termasuk asam, basa atau garam, dapat digunakan indikator asam basa. Indikator asam basa adalah petunjuk tentang derajat keasaman suatu larutan berdasarkan perubahan warna indikator akibat perubahan pH larutan. KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 93 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud a. Indikator Asam Basa Indikator asam basa biasanya merupakan asam atau basa organik lemah. Senyawa indikator yang tak terdisosiasi akan mempunyai warna berbeda dibanding dengan indikator yang terionisasi. Sebuah indikator asam basa tidak mengubah warna dari larutan murni asam ke murni basa pada konsentrasi ion hidrogen yang spesifik, melainkan hanya pada kisaran konsentrasi ion hidrogen. Kisaran ini merupakan suatu interval perubahan warna, yang disebut rentang/trayek pH. b. Indikator Buatan 1) Lakmus Lakmus merupakan indikator asam basa yang sering digunakan, sifatnya asam lemah. Lakmus berasal dari kata litmus yaitu sejenis tanaman yang dapat menghasilkan warna jika ada asam atau basa. Lakmus memiliki molekul yang sangat rumit, biasa disederhanakan menjadi HLit. "H" adalah proton yang dapat diberikan kepada yang lain. "Lit" adalah molekul asam lemah. Gambar 4.4. Lakmus merah dan biru (Sumber: Tokopedia) Reaksi kesetimbangan pada lakmus adalah: Lakmus yang tidak terionisasi (HLit) adalah merah, ketika terionisasi Lit- adalah biru. Berdasarkan Prinsip Le Chatelier, jika ditambahkan ion hidroksida atau beberapa ion hidrogen pada kesetimbangan ini terjadi pergeseran 94 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Prinsip Le Chatelier dapat dijelaskan dalam diagram berikut: Penambahan ion hidroksida: Penambahan ion hidrogen: Ion hiroksida bereaksi dan menyingkirkan ion hidrogen ini Kesetimbangan bergeser ke kanan karena ion H+ tidak ada Penambahan ion hidrogen Warna lakmus mejadi biru Kesetimbangan bergeser ke kiri karena kelebihan ion H+ Warna lakmus menjadi merah sumber: http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/indicators.html Jika konsentrasi HLit dan Lit- sebanding: Warna yang terlihat merupakan pencampuran dari keduanya. warna netral 2) Metil jingga (Methyl orange) Metil jingga adalah salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi. Pada larutan yang bersifat basa, metil jingga berwarna kuning dan strukturnya adalah: Bentuk molekul metil jingga ketika berwarna kuning Pada metil jingga, jika ion hidrogen tidak terikat oleh ion oksigen yang negatif, tetapi kenyataannya ion hidrogen tertarik pada salah satu nitrogen pada ikatan rangkap nitrogen-nitrogen untuk memberikan struktur yang dapat dituliskan seperti berikut ini: KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 95 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Bentuk molekul metil jingga ketika berwarna merah Ion hidrogen terikat disini Perhatikan bahwa nitrogen bermuatan positif Kesetimbangan yang terjadi pada metil jingga adalah: Pada metil jingga, campuran merah dan kuning menghasilkan warna jingga terjadi pada pH 3,7 hingga mendekati netral. 3) Fenolftalein Fenolftalein adalah indikator titrasi yang lain yang sering digunakan, dan fenolftalein ini merupakan bentuk asam lemah yang lain. Perubahan warna pada fenolftalein karena perubahan pada struktur molekulnya. Dalam larutan asam, fenolftalein berada dalam bentuk molekul HIn-nya. Struktur ini berisi lima cincin yang terikat. Dalam larutan basa, struktur In- menjadi terbuka dan datar. Hal ini menyebabkan elektron lebih bebas, dan spektrum absorpsi molekulnya memancarkan warna merah. Hal inilah yang menyebabkan perubahan warna pada indikator fenolftalein. Struktur molekul fenolftalein dalam larutan basa Struktur molekul fenolftalein dalam larutan asam Gambar 4.5 Perubahan struktur molekul fenolftalein (Sumber: www.digipac.ca) 96 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Reaksi kesetimbangan yang terjadi pada fenolftalein adalah sebagai berikut: Penambahan ion hidrogen berlebih menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri, dan mengubah indikator menjadi tak berwarna. Penambahan ion hidroksida menghilangkan ion hidrogen dari kesetimbangan yang mengarah ke kanan untuk menggantikannya – mengubah indikator menjadi merah muda. Gambar 4.6 Perubahan warna indikator fenolftalein (Sumber: https://chemistryholic.wordpress.com) 4) Indikator Universal Indikator universal adalah indikator asam basa yang terdiri dari beberapa senyawa yang warnanya berubah dalam rentang pH 1 – 14. Formula indikator universal yang sering dipakai adalah formula yang dipatenkan oleh Yamada pada tahun 1933. Komposisi indikator universal biasanya terdiri dari air, propan1-ol, garam natrium fenolptalein, natrium hidroksida, metil merah, garam mononatrium bromtimol biru, dan garam mononatrium timol biru. Perubahan warna pada indikator universal adalah: Tabel 4.5 Komponen Indikator Universal Indikator Warna pada pH rendah Trayek pH Warna pada pH tinggi Timol Biru (transisi pertama) Merah 1,2-2,8 Kuning Metil Merah Merah 4,4-6,2 Kuning Bromtimol Biru Kuning 6,0-7,6 Biru Timol Biru (Transisi kedua) Kuning 8,0-9,6 Biru Fenolptalein Tidak berwarna 8,3-10,0 Fuchsia KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 97 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Indikator universal di pasaran dijual dalam dua bentuk, yaitu berupa kertas dan larutan. 1. Kertas Indikator Universal Berbeda dengan kertas lakmus, yang hanya dapat mendeteksi suatu larutan itu termasuk asam atau basa, maka indikator universal dapat mengukur Gambar 4.7 Kertas indikator Universal pH dari larutan tersebut. (Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/pH_indicator) 2. Larutan Indikator Universal Gambar 4.8 Larutan Indikator Universal (Sumber: http://chemsitewebsite.weebly.com/acid-andbase-indicators.html) 5) pH larutan dapat ditentukan dengan cara meneteskan larutan yang akan kita ukur pHnya ke atas kertas indikator universal. Perubahan warna setelah ditetesi larutan kita cocokan ke warna standar pH yang ada dalam pembungkus kemasannya. Berdasarkan kecocokan warna tersebut kita dapatkan pHnya. Indikator Alam Banyak bunga, buah-buahan, dan sayur berwarna yang dapat dijadikan indikator asam basa. Bahan-bahan ini memberikan warna yang berbeda pada rentang pH yang berbeda. 98 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Contohnya adalah seperti gambar di bawah ini: Gambar 4.9 Contoh bahan alam yang dapat dijadikan indikator Indikator alam yang biasa digunakan untuk pengujian asam basa adalah bungabungaan, umbi, kulit buah dan daun yang berwarna. Warna ungu pada kol dan bunga, serta warna merah pada kulit buah naga disebabkan karena bahanbahan tersebut mengandung antosianin. Antosianin adalah pigmen larut air yang secara alami terdapat pada berbagai jenis tumbuhan. Pigmen ini memberikan warna pada bunga, buah, dan daun. Perubahan warna bergantung pada tanamannya, indikator warna misalnya alam jenis kembang sepatu yang berwarna merah di dalam larutan asam berwarna merah dan di Gambar 4.10 Pengujian Indikator alam Kol merah yang berwarna ungu dalam larutan basa berwarna hijau. dalam larutan asam berwarna merah ungu dalam larutan basa berwarna hijau. Warna yang dihasilkan dicatat dan gunakan sebagai warna standar jika indikator tersebut akan digunakan untuk menguji larutan lain yang akan diuji sifatnya. Contoh warna indikator alam yang terdiri dari kelopak bunga, umbi dan kulit buah tertera pada tabel berikut. Tabel 4.6 Contoh indikator alam dan perubahan warnanya Warna dalam Bahan dan warna ekstrak bunga Mawar merah Cuka Air murni Air kapur merah merah hijau KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 99 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Warna dalam Bahan dan warna ekstrak bunga Cuka Air murni Air kapur Kunyit kuning kuning coklat Kembang sepatu merah merah hijau Kulit Manggis merah merah hijau 2. Trayek pH Indikator yang biasa digunakan merupakan asam lemah atau basa lemah. Misalkan kita memiliki indikator asam lemah yang kita lambangkan dengan HInd – dimana "Ind" adalah bagian indikator yang terlepas dari ion hidrogen: Karena bersifat asam lemah, maka indikator memiliki Ka untuk indikator disebut Kind. Pikirkanlah apa yang terjadi pada setengah reaksi selama terjadinya perubahan warna. Pada titik ini konsentrasi asam dan ionnya adalah sebanding. Pada kasus tersebut, keduanya akan menghapuskan ungkapan Kind. Anda dapat menggunakan hal ini untuk menentukan pH pada titik reaksi searah. Jika anda menyusun ulang persamaan yang terakhir pada bagian sebelah kiri, dan kemudian mengubahnya pada pH dan pKind, Anda akan memperoleh: Hal itu berarti bahwa pH dimana indikator berubah warna sama dengan harga pKind. Titik akhir untuk indikator bergantung seluruhnya pada harga pKind seperti pada tabel berikut: 100 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Tabel 4.7 Harga pKind beberapa indikator Indikator pKind Metil Jingga 3,7 Bromoserol Hijau 4,7 Metil Merah 5,1 Bromtimol Biru 7,0 Fenol Merah 7,9 Fenolptalein 9,4 Tabel 4.8 Trayek pH beberapa indikator Indikator Warna pKind Trayek pH kuning 3,7 3,2 – 4,4 kuning biru 4,7 3,8 – 5,4 Metil Merah kuning merah 5,1 4,8 – 6,0 Bromtimol Biru kuning biru 7,0 6,0 – 7,6 Fenol Merah kuning merah 7,9 6,8 – 8,4 Fenolptalein Tidak berwarna pink 9,4 8,2 – 10,0 Asam Basa Metil Jingga merah Bromoserol Hijau Berikut ini perubahan warna indikator pada setiap pH disajikan dalam tabel berikut: Tabel 4.9 Perubahan Warna Indikator dan Trayek pH Indikator Perubahan Warna Fenolftalein Tipe: HIn + H2O In- + H3O+ pK: 9,5 Trayek pH: 8,0 – 9,8 Warna pada pH rendah : tidak berwarna Warna pada pH tinggi : merah-violet Tipe : InH+ + H2O In + H3O+ pK: 3.46 Trayek pH: 3,1 – 4,4 Warna pada pH rendah : merah Metil Jingga KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 101 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Indikator Perubahan Warna Warna pada pH tinggi : oranye-kuning Metil Merah Tipe: InH+ + H2O In + H3O+ pK: 5,00 Trayek pH: 4,4 – 6,2 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Bromfenol Biru Nama Lain: 3',3'',5',5''-tetrabromophenolsulfonephthalein In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK : 4,10 Trayek pH: 3,0 – 4,6 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : ungu Bromtimol Biru Nama Lain: 3',3''-dibromothymolsulfonephtalein In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK : 7,30 Trayek pH: 6,0 – 7,6 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru Alizarin Merah S Trayek pH: 4.6 - 6.0 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : merah Alizarin GG Kuning Tipe: In + H2O InH+ + OHpK : 11 Trayek pH: 10,0 – 12,0 Warna pada pH rendah : tidak berwarna Warna pada pH tinggi : kuning Nama lain: sodium 5-(p-nitrophenylazo) benzenesulfonate Trayek pH: 10,1 – 12,0 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : merah Alizarin Kuning R 102 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Indikator Perubahan Warna Kuning Brilliant Trayek pH: 6,6 – 7,8 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : oranye Bromokresol Hijau Nama Lain: 3',3'',5',5''-tetrabromo-m-cresol-sulfonephthalein Tipe : HIn + H2O In- + H3O+ pK : 4,9 Trayek pH: 3,8 – 5,4 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru Klorofenol Merah Nama Lain: 3',3''-dichlorophenolsulfonephthalein In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK : 6,25 Trayek pH: 4,8 – 6,4 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : merah Clayton Kuning Trayek pH: 12,2 – 13,2 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : amber Kongo Merah Trayek pH: 3,0 – 5,0 Warna pada pH rendah : biru Warna pada pH tinggi : merah Kresol (dalam asam) Merah larutan Kresol (dalam basa) Nama Lain: o-cresolsulfonephthalein Trayek pH: 0,0 – 1,0 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Merah larutan Nama Lain: o-cresolsulfonephthalein Trayek pH: 7,0 – 8,8 Warna pada pH rendah : kuning KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 103 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Indikator Perubahan Warna Warna pada pH tinggi : merah Kristal Violet Tipe: HIn + H2O In- + H3O+ pK : Trayek pH: 0,0 – 1,8 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru Tipe: In + H2O InH+ + OHpK : 3,25 Trayek pH: 2,9 – 4,0 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Dimetil Kuning Erithrosin (garam natrium) Trayek pH: 2,2 – 3,6 Warna pada pH rendah : oranye Warna pada pH tinggi : merah Malasit Hijau pK : 1,0 Trayek pH: 0,2 – 1,8 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru-hijau Nama Lain: m-cresol purple, cresol purple, m-cresolsulfonephthalein pK: ~2.0 Trayek pH: 1,2 – 2,8 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Metakresol Ungu (dalam larutan asam) Metakresol Ungu (dalam larutan basa) Nama Lain: m-cresol purple, cresol purple, m-cresolsulfonephthalein 104 In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK: 8,32 Trayek pH: 7,6 – 9,2 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : ungu-merah KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Indikator Perubahan Warna Metanil Kuning Nama Lain: m-(p-anilinophenylazo)benzene sulfonate Trayek pH: 1,2 – 2,4 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Metil Hijau Trayek pH: 0,2 – 1,8 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru Fenol Merah Nama lain: phenolsulfonephthalein In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK: 8,0 Trayek pH: 6,4 – 8,2 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : merah Timol Biru (dalam larutan asam) Nama lain: thymolsulfonephthalein Thimol (dalam basa) Tipe : HIn + H2O In- + H3O+ pK: 1,65 Trayek pH: 1,2 – 2,8 Warna pada pH rendah : merah Warna pada pH tinggi : kuning Biru larutan Nama lain: thymolsulfonephthalein In- + H3O+ Tipe : HIn + H2O pK: 9,20 Trayek pH: 8,0 – 9,6 Warna pada pH rendah : kuning Warna pada pH tinggi : biru (Sumber: http://antoine.frostburg.edu/chem.shtml) Dari semua indikator-indikator tersebut, hanya beberapa indikator yang biasa digunakan untuk menentukan larutan termasuk asam, basa, atau netral, seperti fenolftalein, metil jingga, metil merah, dan fenol merah. Hal ini disebabkan karena kemudahan mendapatkannya, ekonomis, dan akurat. KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 105 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 3. Memperkirakan pH Larutan Untuk memperkirakan pH larutan, kita akan langsung mendapatkan harga pHnya jika menggunakan indikator universal. Tetapi apabila kita menggunakan indikator yang lain, kita harus menggunakan beberapa indikator dengan trayek pH yang berbeda, misalnya penggabungan lakmus, metil jingga, dan bromtimol biru. Berikut kami berikan contoh cara memperkirakan pH larutan. Contoh Soal: Suatu larutan diuji dengan indikator metil jingga, bromtimol biru, dan lakmus. Data perubahan warna pada indikator adalah sebagai berikut: Indikator Warna Lakmus merah Merah Lakmus biru Merah Metil jingga Kuning Bromtimol biru Kuning Perkirakan trayek pH larutan tersebut! Penyelesaian: Perhatikan tabel trayek pH indikator: Lakmus merah warnanya merah maka pH < 7 Lakmus biru warnanya merah maka pH < 7 Metil jingga warnanya kuning, trayek pH > 4,4 Bromtimol biru warnanya kuning, trayek pH < 6 Maka trayek pH larutan yang diuji adalah 4,4 – 6,0. D. AKTIVITAS PEMBELAJARAN Setelah mengkaji materi tentang konstanta ionisasi air dan asam, basa, serta pH larutan Anda dapat mempelajari kegiatan eksperimen yang dalam modul ini disajikan petunjuknya dalam lembar kegiatan. Untuk kegiatan eksperimen, Anda dapat mencobanya mulai dari persiapan alat bahan, melakukan percobaan dan membuat laporannya. Sebaiknya Anda mencatat hal-hal penting untuk 106 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA keberhasilan percobaan. Ini sangat berguna bagi Anda sebagai catatan untuk mengimplementasikan di sekolah. Lembar Kegiatan 1 Hubungan pH dengan ion H+ Pada eksperimen ini Anda dapat menyelidiki bagaimana hubungan pH dengan ion H+ dan menentukan harga Ka I. Alat dan Bahan Bahan - HCl - CH3COOH - Indikator Universal II. 0,1 M 0,1 M Alat: - Gelas Kimia Batang Pengaduk Pipet Tetes Gelas Ukur 100 mL Langkah Percobaan Kerjakan percobaan seperti gambar, gunakan indikator stik untuk menguji pH larutan! No Cara Kerja Pengamatan Konsentrasi larutan A ………………M 1 2 3 Siapkan larutan A (100 mL larutan HCl 0,1 [H+] = ………………………mol.dm-3 M). Hitung [H+] dan ukur pH-nya pH Buatlah larutan B dengan cara ambil 10 mL Konsentrasi larutan B ………………M larutan A tersebut, tambahkan air sampai [H+] = ………………………mol.dm-3 volum 100 mL. Hitung [H+] dan ukur pH-nya pH Buatlah larutan C dengan cara ambil 10 mL Konsentrasi larutan C ………………M larutan B tersebut, tambahkan air sampai [H+] = ………………………mol.dm-3 volum 100 mL. Hitung [H+] dan ukur pH-nya pH = ……………………………… = ……………………………… = ……………………………… KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 107 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Kerjakan seperti percobaan di atas untuk larutan CH3COOH 0,1 M, pengenceran cukup sekali saja! Berdasarkan data isilah tabel berikut! Larutan A Tabel Pengamatan pH larutan HCl CH3COOH 3 Konsentrasi asam (mol.dm-3) [H+] pada larutan HCl CH3COOH B C III. Pertanyaan Berdasarkan kegiatan di atas, jawablah pertanyaan berikut! Soal Penyelesaian 1. Jelaskan hubungan pH dengan [H+]? 2. Bagaimana pengaruh pengenceran terhadap pH larutan HCl? 3. Hitung pH: Larutan HCl 0,0001 M Larutan HCl 0,00001 M 4. Bandingkan pH HCl 0,1 M dan 0,1 M, CH3COOH 0,1 M? Jelaskan mengapa berbeda? 5. Dalam CH3COOH larutan berapakah konsentrasi : a. H+ b. CH3COOc. 6. Hitung CH3COOH berapa % CH3COOH yang terdisosiasi pada larutan tersebut? 7. Tentukan harga Ka untuk CH3COOH! 8. Bagaimana hubungan H+ dengan Ka pada larutan asam lemah? 108 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Lembar Kegiatan 2 Menguji pH beberapa Larutan Pada percobaan ini akan diselidiki harga pH beberapa larutan untuk menentukan sifat keasaman atau kebasaannya menggunakan kertas indikator universal. I. II. Alat dan bahan : Kertas indikator universal Pipet tetes Cuka, air sabun, air mineral, air jeruk, air kapur, dan minuman ringan Langkah kerja : 1. Teteskan larutan cuka kepada kertas indikator universal. Bandingkan warna yang muncul dengan warna-warna pada skala pH indikator universal. 2. Tentukan harga pH larutan cuka. 3. Lakukan percobaan dengan menggunakan larutan yang lain. 4. Catat hasil percobaan pada tabel seperti berikut. Larutan Warna Indikator pada Larutan Harga pH Sifat Larutan 3 Asam 1. Cuka 0,1 M ________________ 2. Air sabun ________________ ________________ ________________ 3. __________ ________________ ________________ ________________ 4. __________ ________________ ________________ ________________ 5. __________ ________________ ________________ ________________ 6. __________ ________________ ________________ ________________ dst. III. Pertanyaan 1. Larutan apa yang paling asam dan yang paling basa pada percobaan ini? 2. Urutkan keasamaan dan kebasaannya dari yang lemah ke yang kuat KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 109 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Lembar Kerja 3 Perubahan Warna Indikator Tujuan Mengamati pH suatu indikator berubah warna. Alat Tabung reaksi Bahan 1) Indikator fenolftalein, metil jingga, bromtimol biru, kol ungu. 2) Larutan pH 1 sampai dengan 14. 3) Larutan yang akan diuji (air hujan, softdrink yang tidak berwarna, air aki, dan pemutih kain) 4) Aquadest Langkah Kerja Menentukan Trayek pH Indikator 1) Isilah 14 tabung reaksi masing-masing dengan 2 mL larutan pH=1 sampai dengan pH=14 (beri label reaksi dan urutkan dari pH=1 sampai dengan pH=14). 2) Tambahkan 3 - 4 tetes indikator pada setiap tabung reaksi (setiap kelompok kerja menggunakan indikator yang berbeda). 3) Amati dan fotolah setiap tabung reaksi dari pH 1 sampai dengan 14. 4) Catatlah pada pH berapa indikator tersebut berubah warna. 5) Hasil fotonya diprint dan tempelkan dalam tabel pita warna berikut: Hasil Pengamatan: Tabel Pita Warna Perubahan warna larutan dengan menggunakan indikator: ........................ pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Warna Memperkirakan pH larutan 1) Siapkan tabung reaksi. Setiap empat tabung reaksi diisi dengan 2 mL air hujan, softdrink yang tidak berwarna, air aki, dan pemutih kain. 2) Tambahkan 1 tetes indikator yang berbeda pada empat tabung reaksi dari satu larutan yang akan diprediksi pHnya. Amati dan catatlah perubahan warnanya. Tentukan pH dari masing-masing larutan tersebut! 110 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA E. Latihan/Kasus/Tugas 1. Perhatikan tabel Ka dari beberapa asam berikut. No 1 2 3 4 5 6 7 Asam HA HB HC HD HE HF HG Ka 6,2 x 7,5 x 1,2 x 1,8 x 10– 1,8 x 7 x 10– 6,7 x 10–8 10–2 10–2 12 10–5 4 10–5 Berdasarkan tabel di atas, dapat disimpulkan bahwa kekuatan asam adalah … A. HA > HF > HC B. HF < HG < HC C. HB < HE < HD D. HF > HE < HB 2. Di antara larutan-larutan di bawah ini yang mempunyai harga [H+] paling besar adalah … A. HCl 1 mol L–1 B. HCl 0,1 mol L–1 C. CH3COOH 1 mol L–1 D. CH3COOH 0,1 mol L–1 3. Larutan asam metanoat 0,01 M memiliki Ka = 10–8. Derajat ionisasi asam Adalah … A. 0,001 B. 0, 01 C. 0,10 D. 1,00 4. Lima larutan berikut (P, Q, R, S, dan T) yang konsentrasinya sama mempunyai pH seperti pada diagram berikut. P Q 1 R 7 S T 14 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 111 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Pernyataan berikut yang benar adalah ... Amonia Asam Asam Natrium asetat sulfat klorida A. Q S T R Lithium hidroksida P B. R P Q S T C. S Q P R T D. T Q P S R 5. Larutan asam asetat (Ka = 2 x 10–5) mempunyai harga pH yang sama dengan larutan HCl 2 x 10-3 M. Konsentrasi larutan asam asetat adalah ... A. 0,10 M B. 0,20 M C. 0,25 M D. 0,40 M 6. Suatu obat baru yang diperoleh dari biji tanaman ternyata berupa basa organik lemah. Bila 0,100 M larutan obat tersebut dalam air mempunyai pH = 11, maka Kb obat tersebut adalah … A. 10-2 B. 10-3 C. 10-4 D. 10-5 7. Larutan di bawah ini yang memiliki harga pH terkecil adalah … A. HCl 0,1 M B. H2SO4 0,1 M C. H2SO4 0,05 M D. CH3COOH 0,1 M 8. Harga pH suatu larutan adalah X. Bila larutan tersebut diencerkan hingga volumnya 1000 kali volum semula, maka pH larutan menjadi 6. Besarnya X adalah … A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 112 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA F. RANGKUMAN - Lambang tetapan keseimbangan air adalah Kw. Pada suhu 25 oC Kw = [H3O+][OH-] = 1,0 x 10-14 - pH larutan menunjukkan derajat keasaman - pH larutan dapat ditentukan dengan menggunakan alat ukur pH seperti pH-meter dan indikator asam-basa. - Perhitungan konsentrasi ion H+ dan OH– dalam asam lemah dan basa lemah adalah: [H+] = √𝐾a x Ca , [OH–] = √𝐾b x Cb - Hubungan ion H+ dan OH– dengan pH atau pOH dinyatakan: pH = –log [H+], pOH = –log[OH–], pH + pOH = 14. - Makin besar Ka suatu asam, sifat asam makin kuat, makin besar Kb, sifat basa makin kuat. - Pada konsentrasi yang sama, asam kuat mempunyai pH yang lebih kecil daripada asam lemah, pada konsentrasi yang sama, basa kuat mempunyai pH yang lebih besar daripada basa lemah. - Makin kecil harga α sifat asam atau basa makin lemah. G. UMPAN BALIK Setelah menyelesaikan soal latihan ini, Anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kunci/rambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 80%, silakan Anda terus mempelajari Kegiatan Pembelajaran berikutnya, namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80%, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan Pembelajaran ini. KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B 113 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 114 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: pH LARUTAN KELOMPOK KOMPETENSI B KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS Kegiatan Pembelajaran 1 1. C.( ICl3, SO2, OF2 ) 2. B. (R dan Q) 3. A. (CH3F) 4. B. (CsBr, BaBr2, SrO) Kegiatan Pembelajaran 2 1. B 2. A 3. B 4. B 5. E Kegiatan Pembelajaran 3 1. D 2. B 3. D 4. B 5. A 6. D 7. B 8. C 9. A 10. C Kegiatan Pembelajaran 4 No 1 2 3 4 5 6 7 8 Kunci D A A C B D B C KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS KELOMPOK KOMPETENSI B 115 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 116 KUNCI JAWABAN LATIHAN/KASUS/TUGAS KELOMPOK KOMPETENSI B EVALUASI Soal ikatan kimia 1. Urutan senyawa yang mengandung ikatan kovalen koordinat, kovalen polar, dan kovalen adalah … A. CO2, H2O, HCl B. SO2, HF, CO2 C. HF, H2O, SO2 D. SO2, CO2, HF 2. Perhatikan struktur Lewis pada senyawa berikut. Ikatan kovalen koordinasi pada senyawa berikut ditunjukkan oleh nomor … A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 3. Himpunan tiga senyawa berikut yang memiliki ikatan kovalen adalah … A. HCl, SCl2, BaCl2 B. HBr, BeCl2, LiI C. ICl3, SO2, OF2 D. H2SO4, BH3, PbSO4 4. Nomor atom unsur P, Q, R, dan S masing-masing 6, 9, 11, 18. Pasangan unsur-unsur diharapkan membentuk ikatan ion adalah … A. P dan Q B. R dan Q EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 117 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud C. S dan R D. P dan S 5. Diantara senyawa berikut yang memiliki kepolaran paling besar adalah … A. CH3F B. CH3Cl C. CH3Br D. CH3I Stoikiometri 6. Pada suhu dan tekanan tertentu terjadi pembakaran sempurna gas C2H6 oleh 3,5 liter gas O2 dengan persamaan reaksi: C2H6 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O Volume gas CO2 yang dihasilkan adalah ... A. 2 liter B. 3,5 liter C. 6 liter D. 8,5 liter 7. Vitamin C memiliki rumus struktur sebagai berikut. H O H O C C H C O C O H O C H H C O H H Manakah di bawah ini yang merupakan rumus empiris dari vitamin C? A. C2H3O2 B. C3H4O3 C. C4H5O4 D. C6H8O6 118 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 8. Untuk menentukan air kristal dalam senyawa natrium fosfat berhidrat, 38 gram garam ini dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap, massa yang tersisa sebanyak 16,4 gram, menurut reaksi: Na3PO4. xH2O → Na3PO4 + xH2O Rumus senyawa natrium fosfat berhidrat adalah ... A. Na3PO4 . 2 H2O B. Na3PO4. 7 H2O C. Na3PO4. 10 H2O D. Na3PO4. 12 H2O 9. Suatu gas dapat diperoleh dengan cara mereaksikan padatan karbid dengan air sesuai dengan persamaan reaksi berikut: CaC2 (s) + 2 H2O (l) → C2H2 (g) + Ca(OH)2 (aq) Nama senyawa pereaksi dan hasil reaksi yang diperoleh adalah … A. kalsium (II) karbida dan etana B. kalsium dikarbida dan etana C. kalsium karbida dan etuna D. kalsium dikarbida dan etuna 10. Pupuk yang banyak mengandung nitrogen adalah … (Ar N = 14) A. (NH4)2SO4 (Mr = 142) B. (NH4)3PO4 (Mr = 150) C. (NH2)2CO (Mr = 60) D. NH4NO3 (Mr = 80) Sel volta dan korosi 11. Diketahui potensial standar untuk reaksi sel berikut. 𝑍𝑛 (𝑠) + 𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞) → 𝑍𝑛2+ (𝑎𝑞) + 𝐹𝑒 (𝑠); 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 0,32 𝑉 𝑍𝑛 (𝑠) + 𝐴𝑔+ (𝑎𝑞) → 𝑍𝑛2+ (𝑎𝑞) + 𝐴𝑔 (𝑠); 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 1,56 𝑉 𝐹𝑒 (𝑠) + 𝐴𝑔2+ (𝑎𝑞) → 𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞) + 𝐴𝑔 (𝑠); 𝐸𝑠𝑒𝑙 = 0,24 𝑉 Berdasarkan data potensial tersebut, dapat disimpulkan bahwa urutan ketiga logam tersebut berdasarkan kekuatan pereduksi yang semakin menurun adalah … EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 119 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud A. Ag, Fe, Zn B. Ag, Zn, Fe C. Fe, Zn, Ag D. Zn, Fe, Ag 12. Diketahui potensial reduksi standar: Mg2+ I Mg Eo = -2,37 volt Sn2+ I Sn Eo = -0,14 volt Diantara pernyataan berikut yang menunjukan proses pada sel volta dengan elektroda Sn yang dicelupkan ke dalam larutan Sn2+ 1 M, dan elektroda Mg yang dicelupkan ke dalam larutan Mg2+ 1 M adalah … A. Pada sel tersebut logam Mg sebagai katoda B. Reaksi: Sn + Mg2+ Mg + Sn2+ berlangsung spontan C. Potensial sel yang terjadi +2,57 volt D. Logam Sn bertindak sebagai elektroda positif 13. Diketahui potensial reduksi standar: 𝐹𝑒 3+ 𝐹𝑒 2+ = +0,77 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝐶𝑢3+ Cu = +0,34 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑍𝑛3+ Zn = −0,76 𝑣𝑜𝑙𝑡 𝑀𝑔3+ Mg = −2,37 𝑣𝑜𝑙𝑡 Diantara reaksi berikut yang memiliki potensial sel terbesar adalah ... A. 𝑍𝑛 (𝑠) + 2𝐹𝑒 3+ (𝑎𝑞) → 𝑍𝑛2+ (𝑎𝑞) + 2𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞) B. 𝑀𝑔 (𝑠) + 2𝐹𝑒 3+ (𝑎𝑞) → 𝑀𝑔2+ (𝑎𝑞) + 2𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞) C. 𝐶𝑢 (𝑠) + 𝑀𝑔2+ (𝑎𝑞) → 𝐶𝑢2+ (𝑎𝑞) + 𝑀𝑔 (𝑠) D. 2𝐹𝑒 2+ (𝑎𝑞) + 𝐶𝑢3+ (𝑎𝑞) → 2𝐹𝑒 3+ (𝑎𝑞) + 𝐶𝑢 (𝑠) 14. Pada sel elektrokimia dengan elektroda Pb dan Zn, manakah reaksi dibawah ini yang tidak dapat berlangsung? A. Zn(s) + Pb2+(aq) Zn2+(aq) + Pb(s) B. Cu(s) + 2Fe3+(aq) Cu2+(aq) + 2Fe2+(s) C. 3 Sn2+(s) + Cr2O72+(aq) 3 Sn4+(aq) + 2 Cr3+(s) D. Zn2+(s) + Cu(aq) Zn(aq) + Cu2+(s) 120 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA 15. Data dari reaksi setengah sel dengan E° sebagai berikut: Pb2+(aq) / Pb(s) = -0,13 volt Cu2+(aq) / Cu(s) = +0,34 volt Sn2+(aq) / Sn(s) = -0.14 volt Ni2+(aq) / Ni(s) = -0,23 volt Mg2+(aq) / Mg(s) = -2,38 volt Fe2+(aq) / Fe(s) = -0,41 volt Logam yang dapat mencegah korosi pipa besi yang ditanam di dalam tanah adalah … A. Ni B. Sn C. Mg D. Cu Konsentrasi ionisasi asam basa 16. Trayek pH indikator brom timol biru, fenolphtalein dan metil jingga adalah sebagai berikut. Larutan Indikator Trayek Warna Perubahan pH Indikator Brom timol biru 6,0 - 7,6 Kuning ke biru Fenolftalein 8,2 - 10 Tidak berwarna Metil jingga 3,2 - 4,4 Merah ke kuning Jika larutan X diuji dengan metil jingga menghasilkan warna kuning, dengan brom timol biru menghasilkan warna biru dan dengan fenolftalein tidak berwarna, maka harga pH larutan X adalah diantara … A. 7,6 - 8,2 B. 4,4 - 8,2 C. 4,4 - 7,6 D. 3,2 - 7,6 17. pH larutan dari campuran 100 mL HCl 0,10 M dengan dengan 200 mL larutan NH3 (aq) 0,2 M (Kb= 1,8.10-5) adalah … A. 5 – log 3,6 C. 9 – log 3,6 B. 5 – log 5,4 D. 9 + log 5,4 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 121 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 18. Lima larutan berikut (P, Q, R, S, dan T) yang konsentrasinya sama mempunyai pH seperti pada diagram berikut. P Q R 1 S 7 T 14 Pernyataan berikut yang benar adalah ... Amonia Asam Asam asetat sulfat Natrium Lithium klorida hidroksida A. Q S T R P B. R P Q S T C. S Q P R T D. T Q P S R 19. Sekelompok siswa menguji air sungai yang melewati beberapa tempat yang diduga mengandung limbah industri dengan berbagai indikator asam basa yang diketahui trayek pH-nya. Data yang diperoleh dicatat pada tabel berikut: Air sungai X Metil Jingga (3,0-4,4) kuning Metil merah (4,2- 6,2) jingga Brom timol biru (6,0-7,8) kuning Fenolftalin (8,0-9,2) Tak berwarna Y kuning kuning biru merah Z merah merah kuning Tak berwarna Mana kesimpulan siswa yang benar terhadap pH air sungai berdasarkan hasil percobaannya? A. X = 5 , Y=9, Z > 3 B. X = 5 , Y >9, Z< 3 C. X = > 6, Y < 9, Z =3 D. X = > 6, Y < 9, Z =3 20. Trayek pH indikator brom timol biru, fenolphtalein dan metil jingga adalah sebagai berikut: Larutan Indikator 122 Trayek pH Warna Perubahan Indikator Brom timol biru 6,0 - 7,6 Kuning ke biru Fenolftalein 8,2 - 10 Tidak berwarna EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Metil jingga 3,2 - 4,4 Merah ke kuning Jika larutan X diuji dengan metil jingga menghasilkan warna kuning, dengan brom timol biru menghasilkan warna biru dan dengan fenolftalein tidak berwarna. Maka harga pH larutan X adalah diantara ... A. 7,6 - 8,2 B. 4,4 - 8,2 C. 4,4 - 7,6 D. 3,2 - 7,6 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B 123 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 124 EVALUASI KELOMPOK KOMPETENSI B PENUTUP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA-Modul B ini disiapkan untuk guru pada kegiatan program guru pembelajar baik secara mandiri maupun tatap muka di lembaga pelatihan atau di MGMP. Materi modu ldisusun sesuai dengan kompetensi pedagogik dan profesional yang harus dicapai guru. Guru dapat belajar dan melakukan kegiatan Pengembangan Keprofesionalan Berkelanjutan sesuai dengan rambu-rambu/instruksi yang tertera pada modul baik berupa diskusi materi, eksperimen, latihan dsb. Modul Guru Pembelajar ini juga mengarahkan dan membimbing peserta diklat dan para widyaiswara/fasilitator untuk menciptakan proses kolaborasi belajar dan berlatih dalam pelaksanaan program guru pembelajar, baik secara moda tatap muka, dalam jaringan kombinasi maupun penuh. Untuk pencapaian kompetensip ada Modul B ini, guru diharapkan secara aktif menggali informasi, memecahkan masalah dan berlatih soal-soal evaluasi yang tersedia pada modul. Isi modul ini masih dalam penyempurnaan, masukanmasukan atau perbaikan terhadap isi modul sangat kami harapkan. PENUTUP KELOMPOK KOMPETENSI B 125 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 126 PENUTUP KELOMPOK KOMPETENSI B DAFTAR PUSTAKA Abdul Haris Watoni.2002. Menyongsong OSN Kimia SMA. Yogyakarta. Intersolusi Pressindo. Ahmad Mutamakkin 2008. Pengembangan Media Pembelajaran Kimia Organik SMA Berbasis Multimedia Komputer.Malang: Universitas Negeri Malang Ali, M., dan Asrori,M. (2014). Psikologi Remaja: Perkembangan Peserta Didik. Jakarta: Bumi Aksara American Association for the Advancement of Science. (1969)."Science A Process Approach" USA : AAAS / Xerox Corporation. Atkinson, R.L., Atkinson, R.C., Hilgard, E.R. (1996), Pengantar Psikologi, Jakarta: Penerbit Erlangga. Bambang Sugiarto, 2004, Ikatan Kimia, Jakarta: Dikmenjur Departemen Pendidikan Nasional Bligh, D., et al. 1980. Methods and Techniques of Teaching in Post-Secondary Education. UNESCO. Brady, James and Humiston, 1986, General Chemistry 4/E Principle and Structure, SI Version. New York: John Wiley & Sons. Brown, Theodore L. 1977. CHEMISTRY, The Central Science. Seventh , USA :Edition,Prentice-Hall International, Inc. Chang, Raymond,2003. Kimia Dasar : Konsep-Konsep Inti, edisi ketiga, jilid 1, Jakarta:Erlangga Chang Raymond.2006. General Chemistry : The Essensial Concepts. Fourth Edition, New York : Mc Graw- Hill Chang, Raymond. 2006. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti.Jakarta:Erlangga. Collete, A. T. dan Chiappetta E.L. 1994. Science Instruction in The Middle and Secondary Schools (3rd edition). New York: Macmillan Publishing Company. Dalilia, Sadila, Teori Dasar Komunikasi Visual, https://sadidadalila.wordpress.com/2010/03/21/teori-dasar-komunikasivisual. Diakses 13 September 2015 Davis, Peck. 2010. The Foundation of Chemistry. USA: Brooks/Cole Cengage Learning. DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B 127 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Depdiknas. 2008. Panduan Pengembangan Bahan Ajar SMA. Jakarta: Direktorat Pembinaan SMA. DePorter, B. dan Hernacks, M. (2001) Quantum Learning, Bandung : Kaifa. DePorter, B., Reardon, M., Nouri, S.S. (2001) Quantum Teaching, Bandung : Kaifa. Devi, Poppy, K., Siti Kalsum., dkk. 2009.Kimia 1, Kelas X SMA dan MA. Edisi BSE. Jakarta. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional Dikmenum. 1999. Pengelolaan Laboratorium Pendidikan dan kebudayaan IPA. Jakarta Departemen Direktorat Jenderal Pendidikan Menengah. 2011. Buku Katalog Alat Pendidikan IPA untuk SMA. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Atas Domingo. Cristina MA. 2005. CHEMISTRY (Science & Technology III Skills Builder & Exercices. Philippines : Great Minds Book Sales, Inc. Ebbing. 2012. General Chemstry, Tenth Editiion. USA: Houghton Miffl in Co. Haryati (2006). Sistem Penilaian Berbasis Kompetensi. Jakarta. PT Gaung Persada Herliawatie, Lenny. 2007. Pengenalan dan Penggunaan Bahan Kimia. Modul PPPPTK IPA. Bandung Hiskia Achmad, Tupamahu. 1996. Stoikiometri dan Energetika Kimia. Penuntun Belajar Kimia Dasar. Bandung . Citra Aditya Bakti. http://acehlook.com/hukum-konservasi-massa-dan-mol/ tanggal 02 September 2015, jam 13.45 WIB diunduh hari Rabu http://akademi-pendidikan.blogspot.com/2012/02/media-visual-dua-dimensi.html. Diakses 9 September 2015 http://ceva24chandra.blogspot.com/2011/06/makalah-media-visual.html. Diakses 20 September 2015 https://esdikimia.wordpress.com/2009/09/26/massa-atommolekul-relatif-armrisotop-dan-kelimpahannya/ diunduh hari selasa tanggal 25 Agustus 2015, jam 10.50 WIB https://ian43.wordpress.com/2010/11/03/perbedaan-media-dan-alatperaga/#more-754. Diakses 20 September 2015 https://id.wikipedia.org/wiki/Stoikiometri , diunduh hari selasa tanggal 25 Agustus 2015, jam 10.48 WIB http://mcholieq.blogspot.com/2013/12/makalah-karakteristik-media-duadimensi.html. Diakses 9 September 2015 http://septimartiana.blogspot.com/2014/01/contoh-makalah-media-visual.html. Diakses 20 September 2015 http://www.webelements.com/shop/product-category/posters/ http://www.answers.com/topic/lewis-acid http://www.intox.org/databank/documents/chemical/cobaltcl/ukpid50.htm 128 DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Hurlock, E.B. (1980) Perkembangan Anak, Jakarta : Penerbit Erlangga. Hurlock, E.B. (1980) Psikologi Perkembangan, Jakarta : Penerbit Erlangga. Indrawati, dkk. 2007. Pengenalan Laboratorium Kimia. Sekolah Menengah Atas. Jakarta. Direktur Pembinaan SMA. Joyce and Weil, 1986, Models of Teaching, Second Edition, New Jersey: Prentice Hall, Inc. -------------, 1992, Models of Teaching, Fourt Edition, Boston: Allyb and Bacon. Kemdiknas. 2006. Permendikas No. 41 tentang Standar Proses. Jakarta: Kementerian Pendidikan Nasional Kemdiknas. 2007. Permendikas No. 16 tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru. Jakarta: Kementerian Pendidikan Nasional Kemdikbud. 2014. Permendikbud No. 59 Tahun 2014 tentang Kurikulum 2013 Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Kemdikbud. 2013. Permendikbud 64 tahun 2013 tentang Standar Isi Pendidikan Dasar dan Menengah. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Kemdikbud. 2014. Permendikbud No. 103 Tahun 2014 tentang Pembelajaran pada Dikdasmen.Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Kertiasa, Nyoman.2006. Laboratorium Sekolah & Pengelolaannya. Bandung. Pudak. Laird, Brian B, 2009, University Chemistry, New York: McGraw- Hill Lewis, Michael & Guy Waller.1997. Thinking Chemistry. London: Great Britain, Oxford University Press. LN. Yusuf,S. (2012). Psikologi Perkembangan Anak dan Remaja. Bandung: PT Remaja RosdaKarya Loree, M.R. (1970) Psychology of Education, New York : The Ronald Press. Makmun, A., S., (2002) Psikologi Kependidikan, Bandung : C.V. Rosda Karya. McKeachie, Wilbert J., et al. 1994. Teaching Tips: Strategies, Research and Theory for College and University Teachers (9th edition). Lexington, Massachusetts: D.C. Heath and Company. Michael and Guy. 1997. Thinking Chemistry. Oxford, Scotprint Ltd. GCSE Edition Great Britain, Modul Online SMA » Kelas X » Kimia » Hukum Dasar Kimia Dan Perhitungan Kimia Natawijaya,R., Psikologi Perkembangan, Jakarta : Dep.Dik.Bud. Nuryani&Rustaman.(2003).Peranan Pertanyaan Produktif dalam Pengembangan KPS dan LKS.. Bandung :Depdiknas Parlan dan Wahjudi. 2003. Kimia Organik I. Malang: Universitas Negeri Malang. Peck. 2010. The Foundation of Chemistry. USA: Brooks/Cole Cengage Learning. DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B 129 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud Permendiknas No. 2004 Tahun 2007. Standar Sarana dan Prasarana untuk Sekolah Dasar/Madrasah Ibtidaiyah (SD/MI),Sekolah Menengah Pertama/Madrasah Tsanawiyah(Smp/Mts), Dan Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah(SMA/MA) Permendiknas Nomor 26 Tahun 2008 tentang Standar Tenaga Laboratorium Sekolah/Madrasah. Popham,W.J. (1995). Clasroom Assessment, What teacher Need it Know. Oxford: Pergamon Press. Poppy K, dkk...., Kimia 2 kelas XI SMA/MA, Pusat Perbukuan Depdiknas Poppy dkk. (2007). Kimia 1, Kelas XI SMA dan MA,. Bandung. PT Remaja Rosdakarya. Poppy.(2010)Larutan Asam basa, Modul Diklat Peningkatan Kompetensi Guru Kimia. Bandung: PPPPTK I PA Poppy K. Devi. 2015. Modul Pelatihan Implementasi Kurikulum 2013. Mata Pelajaran Kimia tahun 2015. Pusbangprodik, Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Poppy K.Devi.(2010). Keterampilan Proses pada pembelajaran IPA.Modul Program BERMUTU. Bandung:P4TK IPA Purwanto.N (2002). Prinsip-prinsip Evaluasi Pengajaran, bandung: Rosda Karya Ramsdeen, Eileen.2001. Key Science: Chemistry. Third edition. London: Nelson Thornes Ltd. Ratnawulan.( 2011). Pengertian dan Esensi Konsep Evaluasi, Asesmen, Tes dan Pengukuran ( Artikel) : FPMIPA, UPI Rosbiono, Momo. 2004. Modul Pengadministrasian Jakarta. Dikmenjur. Depdiknas. Alat dan Bahan Kimia. Ryan, Lawrie. 2001. Chemistry for You. London: Nelson Thornes. Sadiman, Arief S., dkk. Media Pendidikan, Jakarta: Raja Grafindo Persada, 2006 Sanaky, Hujair AH., Media Pembelajaran, Yogyakarta: Kaukaba Dipantara, 2011 Santrock, J.,W. (2012). Life-Span Development. Edisi ke 13, Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga Santrock, J.W. (1995) Life-Span Development, Jakarta : Penerbit Erlangga. Setiawati,Tati. Yayu Sri Rahayu. 2007. Stoikiometri. Modul Guru Kimia SMA/MA. Bandung. PPPPTK IPA Sentot Budi Raharjo, Ispriyanto. 2013. Kimia Berbasis Eksperimen untuk Kelas X SMA/MA. Sola Tiga Serangkai. Silberberg. 2011. Chemistry. NewYork: Mc Graw Hill Companies. Inc. Stokes, Suzane, Visual Literacy in Teaching and Learning: A Literature Perspective, dalam Electronic Journal for the Integration of Technology in Education, vol. 1. http://ejite.isu.edu/Volume1No1/pdfs/stokes.pdf. Diakses tanggal 10 Oktober 2015 130 DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Sukarmin.2009.Kimia Organik.[Online]. Forum.Php09-02-2010 [14 April 2010] Sumantri, Mulyani dan H. Johar Permana, Strategi Belajar Mengajar, Bandung: CV Maulana, 2001 Sunarto, dan Agung Hartono, Perkembangan Peserta Didik, Jakarta: Rineka Putra, 2002 Sunarya, Yayan., Setiabudi, Agus. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia. Untuk kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah. Edisi BSE. Jakarta.Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Sudjana.N.& Ibrahim. ( 2001) Penelitian dan Penilaian Pendidikan. Bandung: Sinar Baru Algosindo. Sudijono, Anas, Prof. (2006). Pengantar Evaluasi Pendidikan. Jakarta. PT Grafindo Persada Sunarto, H., Hartono,A.,B., (2002) Perkembangan Peserta Didik, Jakarta : P.T. Asdi Mahasatya. Surya, (2003), Psikologi Pembelajaran dan Pengajaran, Bandung : Yayasan Bhakti Winaya. Syaiful Sagala, 2005, Konsep dan Makna Pembelajaran, Bandung: Penerbit Alfabeta. Tim Kimia, 2012, 2012, Modul Struktur Atom dan Ikatan Kimia, Bandung: PPPPTK IPA Whitten, Kenneth W., Davis, Raymond E., Peck, M. Larry., Stanley, George G. 2010. Chemistry. Ninth Edition. International Edition. USA. Brooks/Cole Cengange Learning. Yeon, Weinstein, (1996) A Teachers World, Psychology in the Classroom : Mc. Graw-Hill, Inc. Yusuf, Pawit M., Komunikasi Instruksional, Jakarta: Bumi Aksara, 2010 Zaini, Hisayam, dkk., Strategi Pembelajaran Aktif, Yogyakarta: CTSD, 2007 -.......... 2005. Encarta Encyclopedia. DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B 131 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 132 DAFTAR PUSTAKA KELOMPOK KOMPETENSI B GLOSARIUM Anoda : Elektoda positif dalam sel elektrolisis atau elektoda negatif pada sel volta. Tempat terjadinya oksidasi dalam sel elektrokimia. Asam kuat : asam yang terionisasi 100% dalam air. Asam lemah : asam yang terionisasi lebih kecil dari 100% dalam air. Avogadro, : tetapan jumlah partikel (atom, molekul, ion) dalam satu mol. Satu mol = 6,02 x 1023 buah. Aturan duplet : suatu atom stabil dengan elektron valensi dua. Aturan oktet : suatu atom cenderung mempunyai elektron valensi delapan seperti gas mulia (kecuali helium = 2). Basa kuat : basa yang terionisasi 100% dalam air. Basa lemah : basa yang terionisasi lebih kecil dari 100% dalam air. Derajat ionisasi : perbandingan mol elektron lemah yang terion dengan mol mula-mula. Elektrokimia : Ilmu yang mempelajari hubungan antara energi listrik dan reaksi kimia. Gay Lussac, : bila volum tetap, tekanan gas dengan massa tertentu GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B 133 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud hukum Golongan transisi berbanding lurus dengan suhu mutlak. : unsur yang terletak antara golongan IIA dan IIIA atau blok d dalam tabel periodik. Ikatan ion : gaya tarik elektrostatik antara ion positif dan negatif dalam kristal. Ikatan logam : gaya tarik listrik antara ion positif dengan elektron dalam kisi logam. Ikatan kovalen : koordinat Ikatan kovalen ikatan kovalen antara dua tom, tetapi pasangan elektron yang dipakai bersama berasal dari salah satu atom. : ikatan antara dua atom dengan pemakaian bersama sepasang elektron atau lebih. Indikator : zat yang mempunyai warna tertentu dalam suatu daerah pH. Indikator : universal Jembatan garam campuran beberapa indikator yang berwarna spesifik pada setiap pH larutan. : Suatu tabung berisi campuran agar-agar dan larutan elektrolit yang dipakai untuk menghubungkan kedua elektroda dalam sel volta. Katoda : Elektoda negatif dalam sel elektrolisis atau elektoda positif dalam sel volta. Tempat terjadinya reaksi reduksi dalam sel elektrokimia. Korosi : Kerusakan logam oleh zat kimia yang terdapat di sekitar lingkungannya. Mol : kuantitas zat yang mempunyai massa (dalam gram) sebanyak massa atom molekul relatifnya. Pereaksi : reaksi yang salah satu pereaksinya tersisa. pembatas 134 GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B LISTRIK untuk SMP Modul Guru Pembelajar Kimia SMA Perlindungan : Katodik Potensial reduksi Melindungi logam dari korosi dengan dilapisi logam lain yang lebih mudah dioksidasi : standar Potensial reduksi suatu elektroda dalam keadaan standar (25oC, 1 atm, konsentrasi larutan 1M) yang dibandingkan terhadap elektroda hidrogen standar. Volta, sel : Sel elektrokimia yang mengubah reaksi kimia menjadi energi listrik Indikator : zat yang mempunyai warna tertentu dalam suatu daerah pH Indikator Universal : zat yang mempunyai warna tertentu dalam suatu daerah pH GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B 135 PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud 136 GLOSARIUM KELOMPOK KOMPETENSI B Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016 Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN TAHUN 2016